KR20050055717A - Methods and compositions for detection and analysis of polynucleotides using light harvesting multichromophores - Google Patents

Methods and compositions for detection and analysis of polynucleotides using light harvesting multichromophores Download PDF

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길러모 시. 바잔
브렌트 에스. 게이로드
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Abstract

Methods, compositions and articles of manufacture for assaying a sample for a target polynucleotide are provided. A sample suspected of containing the target polynucleotide is contacted with a polycationic multichromophore and a sensor polynucleotide complementary to the target polynucleotide. The sensor polynucleotide comprises a signaling chromophore to receive energy from the excited multichromophore and increase emission in the presence of the target polynucleotide. The methods can be used in multiplex form. Kits comprising reagents for performing such methods are also provided.

Description

집광 다발색단을 사용하여 폴리뉴클레오티드를 검출 및 분석하기 위한 방법 및 조성물{METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTION AND ANALYSIS OF POLYNUCLEOTIDES USING LIGHT HARVESTING MULTICHROMOPHORES}METHODS AND COMPOSITIONS FOR DETECTION AND ANALYSIS OF POLYNUCLEOTIDES USING LIGHT HARVESTING MULTICHROMOPHORES

본 발명은 샘플 중의 폴리뉴클레오티드를 검출 및 분석하기 위한 방법, 물품 및 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to methods, articles and compositions for detecting and analyzing polynucleotides in a sample.

DNA 서열을 고감도로 실시간 검출하는 방법은 과학적 및 경제적으로 관심을 끌고 있다.1,2,3 이들의 적용으로는 의료 진단, 유전자 변이의 확인, 유전자 전달 모니터링 및 특정 게놈 기술들이 있다.4 에티듐 브롬화물 및 티아졸 오렌지와 같은 양이온성 유기 염료들은 이중 가닥 DNA(dsDNA)의 홈(grooves)으로 삽입될 때 방출하며, 직접적인 DNA 하이브리드화 프로브(hybridization probe)로서 제공하지만, 서열 특이성이 없다. 5,6 가닥 특이성 분석을 위한 에너지/전자 이동 발색단 쌍들이 존재하지만, 2개의 핵산의 화학적 표식(chemical labeling) 또는 동일한 변형 가닥의 이중 변형[예컨대, 분자 비콘(molecular beacon)]을 필요로 한다.7,8 2개의 DNA 부위를 표식하는데 어렵기 때문에, 수득율이 낮아지며, 비용이 높아지고, 검출 감도를 낮추는 불순물들이 단일 표식된다.9 Methods of detecting DNA sequences in real time with high sensitivity have attracted scientific and economic interest. 1,2,3 Their applications include medical diagnosis, identification of gene mutations, gene transfer monitoring and specific genomic techniques. Cationic organic dyes, such as 4 ethidium bromide and thiazole orange, emit when inserted into grooves of double stranded DNA (dsDNA) and serve as direct DNA hybridization probes, but with sequence specificity none. Energy / electron transfer chromophore pairs exist for 5,6 strand specificity analysis, but require chemical labeling of two nucleic acids or double modification of the same modified strand (eg, molecular beacons). 7,8 Difficult to label two DNA sites, resulting in low yield, high cost, and single labeling of impurities that lower detection sensitivity. 9

당 분야에서는 샘플 중의 특정 폴리뉴클레오티드를 검출 및 분석하는 방법 및 상기 방법들에 유용한 조성물 및 제품들이 요구되고 있다.There is a need in the art for methods of detecting and analyzing specific polynucleotides in a sample and compositions and products useful for the methods.

발명의 요약Summary of the Invention

샘플 중의 표적 폴리뉴클레오티드를 검출 및 분석하기 위한 방법, 조성물 및 제품들이 제공된다.Methods, compositions, and products are provided for detecting and analyzing target polynucleotides in a sample.

표적 폴리뉴클레오티드를 함유하는 것으로 추측되는 샘플을 다중양이온 다발색단, 및 표적 폴리뉴클레오티드와 상보적인 센서 폴리뉴클레오티드(sensor polynucleotide)와 접촉된다. 센서 폴리뉴클레오티드는 전형적인 당 인산 주쇄(sugar phosphate backbone)와 같은 음이온성 주쇄를 포함하며, 신호표시(signaling) 발색단에 콘쥬게이트(conjugate)시킨다. 샘플 중의 표적 폴리뉴클레오티드의 존재하에, 신호표시 발색단은 여기(excitation)된 다중양이온 다발색단으로부터 보다 유효하게 에너지를 획득할 수 있으며, 증가된 양의 검출가능한 광 또는 신호를 방출할 수 있다. 표적 폴리뉴클레오티드는 샘플 중에 발생될 때 분석될 수 있거나, 또는 분석 이전에 또는 분석과 조합하여 증폭될 수 있다.Samples suspected of containing a target polynucleotide are contacted with a polycation chromophore and a sensor polynucleotide complementary to the target polynucleotide. Sensor polynucleotides include anionic backbones, such as the typical sugar phosphate backbone, and conjugate to signaling chromophores. In the presence of the target polynucleotide in the sample, the signaling chromophore can more efficiently acquire energy from the excitation polycation chromophore and emit an increased amount of detectable light or signal. Target polynucleotides may be analyzed when generated in a sample, or may be amplified prior to or in combination with analysis.

음이온성 센서가 표적의 부재하에 양이온성 다발색단과 조합할 수 있지만, 표적 폴리뉴클레오티드의 결합시에 신호가 크게 증가하여 비(非)-상보적 서열들의 혼합물로부터 생성된 신호에 비해 관련된 이중 가닥 복합체를 형성한다는 것을 발견하였다. 상기 신호 증가는 샘플 중의 표적 폴리뉴클레오티드에 대해 분석하기 위한 검출 방법에 사용하기 위해 이용될 수 있다.While anionic sensors can combine with cationic chromophores in the absence of a target, the double stranded complex associated with the signal generated from a mixture of non-complementary sequences due to a significant increase in signal upon binding of the target polynucleotide. It was found that The signal increase can be used for use in a detection method to analyze for a target polynucleotide in a sample.

본 발명의 방법들을 수행하기 위해 사용가능한 시약들을 포함하는 용액들을 상기 시약들을 함유하는 키트(kit)로서 제공한다. 또한, 다발색단 및 센서 폴리뉴클레오티드로부터 형성된 센싱(sensing) 또는 검출 복합체, 및 표적 폴리뉴클레오티드를 추가로 포함하는 신호표시 복합체를 제공한다. 상기 방법들은 복수개의 다른 표적 폴리뉴클레오티드들을 분석하기 위해 복수개의 다른 센서 폴리뉴클레오티드들이 사용되는 멀티플렉스 환경(multiplex settings)에 사용될 수 있다. 상기 방법들은 표면-조합된 다중양이온 다발색단을 사용하여 표면 상에서 선택적으로 수행될 수 있으며; 표면은 센서(sensor)일 수 있다. 상기 방법들은 또한, 균질한 포맷으로 제공될 수도 있다. 본 명세서에 기술된 방법들과 물품들은 폴리뉴클레오티드들을 검출하기 위한 다른 기술들에 대한 대안으로서 사용될 수 있다.Solutions comprising reagents usable for carrying out the methods of the invention are provided as a kit containing the reagents. The present invention also provides a signaling or complex comprising a sensing or detection complex formed from a chromophore and a sensor polynucleotide, and a target polynucleotide. The methods can be used in multiplex settings where a plurality of different sensor polynucleotides are used to analyze a plurality of different target polynucleotides. The methods can optionally be performed on a surface using surface-combined polycation chromophores; The surface may be a sensor. The methods may also be provided in a homogeneous format. The methods and articles described herein can be used as an alternative to other techniques for detecting polynucleotides.

도 1은 중합체(1)과 플루오레세인-콘쥬게이트된 센서 폴리뉴클레오티드의 흡수[a(점선) 및 c(단속선)] 및 방출[b(사각형) 및 d(원)] 스펙트럼을 도시하고 있다. 여기는 중합체(1) 및 센서 폴리뉴클레오티드 각각에 대해 380 ㎚ 및 480 ㎚에서 수행되었다. 380 ㎚에서 여기된 폴리머(1) 및 센서 폴리뉴클레오티드의 에너지 이동 복합체는 흑색(e, 실선)으로 도시되어 있다.FIG. 1 shows the absorption [a (dashed line) and c (crash)] and emission [b (square) and d (circle)] spectra of polymer (1) and fluorescein-conjugated sensor polynucleotides. . Excitation was performed at 380 nm and 480 nm for polymer (1) and sensor polynucleotides, respectively. The energy transfer complex of polymer (1) and sensor polynucleotide excited at 380 nm is shown in black (e, solid line).

도 2는 pH=8의 100 mmol 염화나트륨 및 10 mmol 시트르산나트륨 완충액 중에 하이브리드화(실선) 및 비(非)-하이브리드화(점선) 센서 폴리뉴클레오티드를 함유하는 센서 시스템의 방출 스펙트럼을 도시하고 있다. 스펙트럼들은 폴리머(1)의 방출에 대해 정규화되어 있다.FIG. 2 shows emission spectra of sensor systems containing hybridized (solid) and non-hybridized (dashed) sensor polynucleotides in 100 mmol sodium chloride and 10 mmol sodium citrate buffer at pH = 8. The spectra are normalized to the emission of the polymer 1.

도 3은 다발색단[폴리머(1)]의 여기 및 센서 폴리뉴클레오티드로의 에너지 이동 후 폴리뉴클레오티드 특이적 염료(에티듐 브롬화물)로의 에너지 이동으로부터 수득된 하이브리드화(실선) 및 비(非)-하이브리드화(점선) 센서 폴리뉴클레오티드를 함유하는 센서 시스템의 방출 스펙트럼을 도시하고 있다. 인산칼륨-수산화나트륨 완충 용액(50 mM, pH=7.40) 중에서 측정한다. 실시예 4를 참조한다.FIG. 3 shows hybridization (solid line) and non-obtained from energy transfer to polynucleotide specific dyes (ethidium bromide) after excitation and energy transfer to polynucleotides [polymer (1)] to sensor polynucleotides. Emission spectra of sensor systems containing hybridized (dashed) sensor polynucleotides are shown. Measure in potassium phosphate-sodium hydroxide buffer solution (50 mM, pH = 7.40). See Example 4.

도 4는 하이브리드화(실선) 센서 폴리뉴클레오티드를 함유하는 센서 시스템 중의 폴리뉴클레오티드-특이적 염료(에티듐 브롬화물, EB)의 증폭된 방출 스펙트럼을 도시하고 있다. 증폭된 방출 신호는 다발색단[폴리머(1)]의 여기 및 센서 폴리뉴클레오티드로의 에너지 이동 후 EB로의 에너지 이동의 결과이다. 이중 가닥 DNA에서의 직접적인 EB 방출(점선), 및 센서 폴리뉴클레오티드 여기후 EB로의 에너지 이동으로부터 수득된 방출(단속선)은 다중양이온 다발색단에 의해 제공되는 증가된 신호를 입증하기 위해 도시되어 있다. 인산칼륨-수산화나트륨 완충 용액(50 mM, pH=7.40) 중에서 측정한다. 실시예 5를 참조한다.4 shows amplified emission spectra of polynucleotide-specific dyes (ethidium bromide, EB) in sensor systems containing hybridized (solid line) sensor polynucleotides. The amplified emission signal is the result of energy transfer to EB after excitation of the chromophore [polymer (1)] and energy transfer to the sensor polynucleotide. Direct EB release (dashed lines) in double-stranded DNA, and release obtained from energy transfer to EB after sensor polynucleotide excitation is shown to demonstrate the increased signal provided by polycation chromophores. Measure in potassium phosphate-sodium hydroxide buffer solution (50 mM, pH = 7.40). See Example 5.

도 5는 EB의 존재하에 폴리머(1) 및 인산칼륨-수산화나트륨 완충 용액(50 mM, pH=7.40) 중의 하이브리드화(실선) 및 비(非)-하이브리드화(점선) 센서 폴리뉴클레오티드의 여기시에 EB의 방출 스펙트럼을 도시하고 있다. 실시예 6을 참조한다. 방출은 하이브리드화된 이중 가닥 DNA의 경우에서만 다중양이온 다발색단으로부터 삽입된 EB로의 에너지 이동의 결과이다.FIG. 5 shows excitation of hybridized (solid line) and non-hybridized (dotted line) sensor polynucleotides in polymer (1) and potassium phosphate-sodium hydroxide buffer solution (50 mM, pH = 7.40) in the presence of EB. The emission spectrum of EB is shown. See Example 6. Release is the result of energy transfer from the polycation chromophore to the inserted EB only in the case of hybridized double stranded DNA.

DNA 및 RNA 센서들에 대한 현재의 기술들("유전자-칩(gene-chips)" 및 "DNA-칩" 포함)은 샘플 또는 샘플 성분의 표식에 좌우되는, DNA의 단일 가닥에 대한 형광 태그[루모포어(lumophore)]의 공유 결합에 따라 다르며, 복잡한 교차-보정을 필요로 하는, 샘플-샘플의 표식 반응의 효능이 변화되는 피할 수 없는 문제점이 있었다. 다른 시스템들은 정확하게 조작된 서열들에 루모포어와 퀸처(quenchers)를 멀티플렉스 부착시킬 필요가 있는 표식된 프로브들을 증대시키는 방법[예컨대, 분자 비콘, 태크만(Taqman, 상표명), 스코르피온(Scorpion, 상표명), 프로브스이클립스(probesEclipse, 상표명) 프로브]에 의존한다.Current techniques for DNA and RNA sensors (including "gene-chips" and "DNA-chips") are based on fluorescent tags for single strands of DNA, depending on the label of the sample or sample component. There was an inevitable problem that the efficacy of the marker response of the sample-sample, which depends on the covalent bond of the lumophore], requires complex cross-correction. Other systems augment labeled probes that need to multiplex attach lumopores and quenchers to correctly engineered sequences (eg, molecular beacons, Taqman, Trademark Scorpion). , Trade name), and probes Eclipse probe.

본 발명의 방법은 하기의 2개 이상의 성분들을 포함하는 수용액과 샘플을 접촉시키는 단계를 포함한다:The method of the present invention comprises contacting a sample with an aqueous solution comprising two or more of the following components:

(a) 집광, 다중양이온, 발광 다발색단 시스템, 가령 예컨대 콘쥬게이트화 폴리머, 수용성 반도체 양자점 또는 수지상 구조; 및 (b) 발광 신호표시 발색단에 콘쥬게이트된 센서 폴리뉴클레오티드("올리고-C*"라고도 함).(a) condensing, polycationic, luminescent chromophore systems such as conjugated polymers, water soluble semiconductor quantum dots or dendritic structures; And (b) sensor polynucleotides (also referred to as "oligo-C * ") conjugated to luminescent signaling chromophores.

신호표시 발색단의 파장 특성을 갖는 빛의 방출은 센서 폴리뉴클레오티드의 서열과 상보적인 염기 서열을 갖는 표적 폴리뉴클레오티드의 용액 중에 존재함을 가리킨다. 각각 다른 염기 서열 및 다른 신호표시 발색단(올리고1-C1 *, 올리고2-C2 * 등)을 갖는 복수개의 센서 폴리뉴클레오티드를 사용함으로써, 각각 특이적 염기 서열들을 갖는 복수개의 폴리뉴클레오티드들이 독립적으로 검출될 수 있다. 폴리뉴클레오티드-특이적 염료와 같은 제3 성분은 센서 폴리뉴클레오티드로부터 폴리뉴클레오티드-특이적 염료로 에너지를 추가로 이동시킴으로써 선택성을 개선시키기 위해 도입될 수 있다.The emission of light with wavelength characteristics of the signaling chromophore indicates that it is present in a solution of the target polynucleotide having a base sequence complementary to that of the sensor polynucleotide. By using a plurality of sensor polynucleotides each having a different base sequence and different signaling chromophores (oligo 1 -C 1 * , oligo 2 -C 2 *, etc.), a plurality of polynucleotides each having specific base sequences can be independently Can be detected. A third component, such as a polynucleotide-specific dye, can be introduced to improve selectivity by further transferring energy from the sensor polynucleotide to the polynucleotide-specific dye.

집광 발색단 및 신호표시 발색단(C*)은 2개의 종의 흡수 밴드가 최소로 중첩되도록 하고, 및 2개의 종들의 발광성 방출 스펙트럼들이 다른 파장에서 존재하도록 선택된다. 수용액으로 제조되는 경우, 집광 및 발광성 다발색단 시스템들은 양으로 하전된다[예를 들면, 양으로 하전된 콘쥬게이트화 다중 전해질(polyelectrolytes)]. 음으로 하전된 센서 폴리뉴클레오티드와 양으로 하전된 집광 및 발광성 다발색단 시스템 사이의 근접성(proximity)은 정전기 인력에 의해 확보된다. 집광 발색단의 흡수 밴드에서 파장을 갖는 입사 방사선(incident radiation)에 노출되는 경우에, 포스터 에너지 이동 기작(Foerster energy transfer mechanism)을 통해 신호표시 발색단으로부터 방출된다. 센서 폴리뉴클레오티드의 서열에 상보적인 염기 서열을 갖는 단일 가닥 DNA(ssDNA)와 같은 표적 폴리뉴클레오티드를 첨가할 때, ssDNA는 센서 폴리뉴클레오티드와 하이브리드화하여 DNA 가닥을 따라 음하전 밀도가 증가한다.10,11 상기 환경하에, 그리고 정전기력을 고려하면, 센서 폴리뉴클레오티드와 양으로 하전된 집광 다발색단 시스템 사이의 상호반응이 바람직할 것이며, 이로써 신호표시 발색단으로부터 에너지 이동이 효과적이고 방출이 강렬해진다. 센서 폴리뉴클레오티드의 서열과 상보적이지 않은 염기 서열을 갖는 ssDNA가 첨가되는 경우, 염기쌍 하이브리드화는 일어나지 않는다. 집광 다발색단 시스템과 센서 폴리뉴클레오티드 사이의 정전기적 착화(electrostatic complexation)는 비(非)-상보적 ssDNA와 경쟁적으로 선별된다. 따라서, 집광 다발색단 시스템과 올리고-C* 사이의 평균 거리는 비(非)상보적 서열의 존재하에 커지며, 따라서 신호표시 발색단으로의 에너지 이동이 덜 유효해진다. 신호표시 올리고-C*의 방출은 비(非)-상보적 가닥이 존재하는 경우보다 이의 상보적 표적이 존재하는 경우에 더 커진다. 전체 구성(scheme)은 시험 용액 중의 특이적 염기 서열을 갖는 표적 폴리뉴클레오티드의 존재에 대한 센서를 제공한다. 각각 다른 염기 서열과 다른 신호표시 발색단을 갖는 복수개의 센서 폴리뉴클레오티드를 사용함으로써, 복수개의 표적들이 별개로 검출될 수 있다.The condensing chromophore and the signaling chromophore C * are selected such that the absorption bands of the two species overlap to a minimum, and the luminescent emission spectra of the two species are present at different wavelengths. When prepared in aqueous solution, condensing and luminescent chromophore systems are positively charged (eg positively charged conjugated polyelectrolytes). Proximity between the negatively charged sensor polynucleotide and the positively charged condensing and luminescent chromophore system is ensured by electrostatic attraction. When exposed to incident radiation having a wavelength in the absorption band of the condensed chromophore, it is emitted from the signal chromophore via a Fosterster energy transfer mechanism. When adding a target polynucleotide, such as single-stranded DNA (ssDNA) having a complementary base sequence to the sequence of the sensor polynucleotide, the ssDNA hybridizes with the sensor polynucleotide to increase the negative charge density along the DNA strand. 10,11 Under the above circumstances, and taking into account electrostatic forces, the interaction between the sensor polynucleotide and the positively charged condensed chromophore system would be desirable, thereby enabling efficient energy transfer and intense emission from the signaling chromophores. Base pair hybridization does not occur when ssDNA is added with a base sequence that is not complementary to the sequence of the sensor polynucleotide. Electrostatic complexation between the condensed chromophore system and the sensor polynucleotide is competitively screened with non-complementary ssDNA. Thus, the average distance between the condensed chromophore system and the oligo-C * becomes large in the presence of non-complementary sequences, thus making energy transfer to the signaling chromophores less effective. The release of signaling oligo-C * is greater in the presence of its complementary target than in the presence of a non-complementary strand. The overall scheme provides a sensor for the presence of the target polynucleotide with a specific base sequence in the test solution. By using a plurality of sensor polynucleotides each having a different nucleotide sequence and a different signaling chromophore, the plurality of targets can be detected separately.

상기 방법에 더해, 본 발명은 하기의 2개 이상의 성분들을 포함하는 수용액을 제공한다:In addition to the above method, the present invention provides an aqueous solution comprising two or more of the following components:

(a) 양이온성 다발색단; 및 (b) 신호표시 발색단에 콘쥬게이트된 음이온성 폴리뉴클레오티드를 포함하는 "센서 폴리뉴클레오티드"(올리고-C*).(a) cationic chromophores; And (b) “sensor polynucleotides” (oligo-C * ) comprising anionic polynucleotides conjugated to a signaling chromophore.

실시예에서 입증되는 바와 같이, 콘쥬게이트화 폴리머와 같은 수용성 다발색단에 의해 제공된 광 증폭(optical amplification)은 센서 폴리뉴클레오티드에 대한 폴리뉴클레오티드 하이브리드화를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 증폭은 고분자량 수용성 콘쥬게이트화 폴리머들 또는 본 명세서에 기술된 다중양이온 다발색단과 다른 구조체를 사용하여 개선될 수 있다. 본 발명은 형광 검출법을 용이하게 사용하는 균일한 포맷으로 제공될 수 있다. 본 발명은 신호 증폭이 크기때문에 폴리뉴클레오티드를 증폭시킬 필요없이 스탠드 얼론 분석법(stand alone assay)으로서, 증폭된 표적 폴리뉴클레오티드를 검출하기 위해 사용될 수 있다.As demonstrated in the examples, optical amplification provided by water soluble chromophores, such as conjugated polymers, can be used to detect polynucleotide hybridization to sensor polynucleotides. Amplification can be improved using high molecular weight water soluble conjugated polymers or structures other than the polycationic polychromophores described herein. The present invention can be provided in a uniform format that facilitates the use of fluorescence detection. The present invention can be used to detect amplified target polynucleotides as a stand alone assay without the need to amplify the polynucleotides because of the large signal amplification.

유전자-칩 기술과 달리, 본 발명은 분석 이전에 샘플중에 함유되어 있거나 또는 샘플로부터 유도된 폴리뉴클레오티드들에 루모포어 또는 발색단을 공유결합시킴에 의해 분석되는 각 샘플의 표식을 반드시 필요로 하지는 않는다. 상기 결합 방법들은 결합 효능을 재현시키는데 본래 곤란함을 가지고 있어 샘플-샘플 교차-보정이 요구된다.Unlike gene-chip technology, the present invention does not necessarily require a marker for each sample to be analyzed by covalently binding a lumophore or chromophore to polynucleotides contained in or derived from the sample prior to analysis. The binding methods inherently have difficulty in reproducing binding efficacy and require sample-sample cross-correction.

본 발명은 샘플이 표적 폴리뉴클레오티드에 관해 질문될 수 있는 분석법이면 어느 분석법에나 사용가능하다. 전형적인 분석법들은 샘플 중의 표적 폴리뉴클레오티드의 존재 또는 이의 상대량을 측정하는 방법을 포함하거나, 또는 정량적 또는 반-정량적일 수 있다.The present invention can be used in any assay as long as the sample can be queried with respect to the target polynucleotide. Typical assays include methods for determining the presence or relative amounts of target polynucleotides in a sample, or can be quantitative or semi-quantitative.

본 발명의 방법들은 멀티플렉스 포맷으로 수행될 수 있다. 복수개의 다른 센서 폴리뉴클레오티드들은 각 센서 폴리뉴클레오티드들에 콘쥬게이트된 다른 신호표시 발색단들을 사용함으로써 샘플 중의 대응하는 다른 표적 폴리뉴클레오티드들을 검출하는데 사용될 수 있다. 대응하는 다른 표적 폴리뉴클레오티드들에 대해 분석하기 위해 동시에 사용될 수 있는 2개, 3개, 4개, 5개, 10개, 15개, 20개, 25개, 50개, 100개, 200개, 400개 또는 그 이상의 다른 센서 폴리뉴클레오티드들을 사용하는 멀티플렉스 방법들이 제공된다.The methods of the present invention can be performed in a multiplex format. A plurality of different sensor polynucleotides can be used to detect corresponding other target polynucleotides in a sample by using different signaling chromophores conjugated to each sensor polynucleotide. 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100, 200, 400 that can be used simultaneously to analyze for corresponding other target polynucleotides Multiplex methods are provided that use two or more different sensor polynucleotides.

상기 방법들은 기질 뿐만 아니라 용액 중에서 수행될 수 있지만, 용액 형태가 확산 문제로 인해 보다 신속할 것으로 기대된다. 따라서, 분석법은 센서일 수 있는 기질 상의 배열 형태로 수행될 수 있다. 이는 기질, 예를 들면 센서 폴리뉴클레오티드, 다중양이온 다발색단, 또는 모두 상에 분석 성분을 고정시키거나 또는 혼입시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 기질들은 유리, 실리콘, 종이, 플라스틱의 표면, 또는 광전자 변환기(optoelectronic transducer)로서 사용되는 광전자 반도체(예컨대, 인듐-도핑된 갈륨 질화물 또는 중합성 폴리아닐린 등이며, 이에 제한되지는 않음)의 표면일 수 있다. 주어진 센서 폴리뉴클레오티드의 위치는 알려져 있거나, 또는 배열 형태로 측정가능하며, 배열 형태는 마이크로어드레싱이 가능하거나(microaddressable) 또는 나노어드레싱이 가능(nanoaddressable)하다. 한 변형예에서, 증폭 생성물을 함유하는 1개 이상의 샘플들을 기질에 부착시킬 수 있으며, 기질은 1개 이상의 표식된 센서 폴리뉴클레오티드 및 다중양이온 다발색단과 접촉될 수 있다.The methods can be carried out in solution as well as in substrate, but the solution form is expected to be faster due to diffusion problems. Thus, the assay can be performed in the form of an array on a substrate, which can be a sensor. This can be accomplished by immobilizing or incorporating the assay component onto a substrate, such as a sensor polynucleotide, a polycation chromophore, or both. The substrates may be surfaces of glass, silicon, paper, plastic, or optoelectronic semiconductors (such as, but not limited to, indium-doped gallium nitride or polymerizable polyaniline) used as optoelectronic transducers. Can be. The position of a given sensor polynucleotide is known or measurable in the form of an array, which is microaddressable or nanoaddressable. In one variation, one or more samples containing amplification products can be attached to a substrate, and the substrate can be contacted with one or more labeled sensor polynucleotides and polycationic polychromophores.

본 발명을 보다 상세히 설명하기 이전에, 상기 방법들, 장치들, 용액들 또는 기구들이 다양할 수 있기 때문에, 본 발명이 특정 방법, 장치, 용액 또는 기구들에 한정되지 않음을 이해한다. 또한, 본 명세서에 사용된 전문용어는 특정 실시양태들만을 설명하기 위한 목적으로 사용되며, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않음을 이해한다.Before describing the invention in more detail, it is understood that the invention is not limited to any particular method, apparatus, solution or apparatus, as these methods, apparatus, solutions or apparatus may vary. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not to be regarded as limiting the scope of the invention.

단수 형태들을 사용하는 것은 문맥이 명확하게 기술하지 않는한 복수를 포함한다. 따라서, "표적 폴리뉴클레오티드"는 복수개의 표적 폴리뉴클레오티드들을 포함하며, "신호표시 발색단"은 복수개의 상기 발색단들을 포함하고, "센서 폴리뉴클레오티드"는 복수개의 센서 폴리뉴클레오티드들을 포함한다. 또한, "2개", "3개" 등과 같은 특정 복수 형태를 사용하는 것은 문맥이 명확하게 기술하지 않는한 다수의 동일한 대상으로 판독된다.Using the singular forms includes the plural unless the context clearly dictates otherwise. Thus, "target polynucleotide" includes a plurality of target polynucleotides, "signaling chromophore" includes a plurality of said chromophores, and "sensor polynucleotide" includes a plurality of sensor polynucleotides. In addition, the use of specific plural forms such as "two", "three", and the like is read to many identical objects unless the context clearly dictates.

"연결된", "부착된" 및 "결합된"과 같은 용어들은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되며, 문맥이 명확하게 기술하지 않는한 직접적 뿐만 아니라 간접적 연결, 부착, 결합 또는 콘쥬게이트화를 포함한다. 값의 범위가 인용되는 경우에, 각 개입되는 정수 값, 및 범위의 상한 및 하한 사이에서 그의 각 프랙션이 상기 값들 사이의 각 서브범위를 따라 특정된다. 범위의 상한 및 하한은 범위내에 독립적으로 포함되거나 또는 배제될 수 있고, 둘 중 한 한계값, 어느 한계값도 또는 모든 한계값이 포함되는 각 범위가 본 발명내에 포함된다. 값이 고유의 한계값을 가지는 경우에, 예를 들면 성분이 0 % 내지 100 %의 농도로 존재하는 경우 또는 수용액의 pH가 1 내지 14의 범위일 수 있는 경우에, 고유의 범위들이 특정된다. 값이 명시적으로 한정되는 경우에, 인용된 값과 동일한 정량 또는 양에 관한 값들이 본 발명의 범주내에 있고, 이에 기초된 범위임을 이해한다. 조합예가 기술되는 경우에, 상기 조합 요소의 서브조합이 특정 기술되고, 본 발명의 범주내에 있다. 역으로, 다른 요소들 또는 요소 그룹들이 개시되는 경우에, 그의 조합예들도 또한 개시된다. 본 발명의 어느 요소들이나 복수개의 대안을 갖는 것으로서 기술되는 경우에, 각 대안이 단독으로 배제되거나 또는 다른 대안들과 조합되는 본 발명의 실시예들도 개시되며; 1개 이상의 본 발명의 요소는 상기 배제물들을 가질 수 있고, 상기 배제물들을 갖는 모든 요소 조합예들도 개시된다.Terms such as "connected", "attached" and "coupled" are used interchangeably herein and include direct as well as indirect linking, attachment, binding or conjugation unless the context clearly dictates. do. When a range of values is cited, each intervening integer value, and each fraction thereof between the upper and lower limits of the range, is specified along each subrange between the values. The upper and lower limits of the range may be included or excluded independently within the range, and each range including either limit value, any limit value or all limit values is included in the present invention. If the value has an inherent limit, for example if the component is present at a concentration of 0% to 100% or if the pH of the aqueous solution can be in the range of 1 to 14, the inherent ranges are specified. Where the values are expressly defined, it is understood that values relating to the same quantity or quantity as the recited values are within the scope of the present invention and ranges based thereon. Where combination examples are described, subcombinations of the combination elements are described specifically and are within the scope of the present invention. Conversely, in the case where other elements or element groups are disclosed, combinations thereof are also disclosed. When any element of the invention is described as having a plurality of alternatives, embodiments of the invention are also disclosed in which each alternative is excluded alone or in combination with other alternatives; One or more elements of the invention may have the above exclusions, and all element combinations having the above exclusions are also disclosed.

다르게 특정하거나 또는 문맥이 명확하게 기술하지 않는한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 또는 균등한 방법들 및 물질들이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 바람직한 방법들과 물질들은 이제 기술된다.Unless otherwise specified or clearly stated in the context, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, the preferred methods and materials are now described.

본 명세서에서 언급된 모든 문헌들은 참고문헌이 인용되는 특정 물질들 및 방법들을 개시하고 설명하기 위한 목적으로 참고 문헌으로 이후에 통합된다. 본 명세서에서 개시된 공보들은 본 출원의 출원일 이전에 개시된 것이다. 본 발명이 종래의 발명에 의해 상기 개시를 앞당길 권리가 없는 것으로 인정된다고 간주하지 않는다.All documents mentioned herein are hereby incorporated by reference for the purpose of disclosing and describing the specific materials and methods for which reference is cited. Publications disclosed herein are those disclosed prior to the filing date of the present application. It is not considered that the present invention is deemed to have no right to hasten the foregoing disclosure by conventional invention.

정의들Definitions

본 발명을 기술하는데 있어서, 하기의 용어들이 사용될 것이며, 하기 기술된 바와 같이 정의되는 것으로 의도된다.In describing the present invention, the following terms will be used and are intended to be defined as described below.

"폴리뉴클레오티드(polynucleotide)", "올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)", "핵산(nucleic acid)" 및 "핵산 분자(nucleic acid molecule)"와 같은 용어들은 특정 길이의 뉴클레오티드의 중합 형태를 의미하는 것으로 상호교환가능하게 사용되며, 리보뉴클레오티드, 데옥시리보뉴클레오티드, 이들의 유사체들 또는 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다. 상기 용어들은 분자의 1차 구조만 의미한다. 따라서, 3중 가닥, 2중 가닥 및 단일 가닥 리보핵산("RNA") 뿐만 아니라 3중 가닥, 2중 가닥 및 단일 가닥 데옥시리보핵산("DNA")를 포함한다. 또한, 알킬화 및/또는 캡핑(capping)에 의해 변형된 형태 및 변형되지 않은 형태의 폴리뉴클레오티드를 포함한다.Terms such as "polynucleotide", "oligonucleotide", "nucleic acid" and "nucleic acid molecule" are intended to mean a polymerized form of nucleotides of a certain length. Possible use may include ribonucleotides, deoxyribonucleotides, analogs thereof or mixtures thereof. The terms refer only to the primary structure of the molecule. Thus, triple stranded, double stranded and single stranded ribonucleic acid (“RNA”) as well as triple stranded, double stranded and single stranded deoxyribonucleic acid (“DNA”) are included. Also included are polynucleotides in modified and unmodified form by alkylation and / or capping.

변형되거나 또는 변형되지 않은 경우에, 센서 폴리뉴클레오티드는 음이온성이며, 표적 폴리뉴클레오티드의 부재하에 양이온성 다발색단과 서로 작용할 수 있다. 표적 폴리뉴클레오티드는 하전되거나 또는 하전되지 않을 수 있지만, 전형적으로 음이온성 RNA 또는 DNA인 것으로 기대된다.If modified or unmodified, the sensor polynucleotide is anionic and can interact with the cationic polychromophores in the absence of the target polynucleotide. The target polynucleotide may or may not be charged, but is typically expected to be anionic RNA or DNA.

특히, "폴리뉴클레오티드(polynucleotide)", "올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)", "핵산(nucleic acid)" 및 "핵산 분자(nucleic acid molecule)"와 같은 용어는 (2-데옥시-D-리보오스를 함유하는) 폴리데옥시리보뉴클레오티드, (D-리보오스를 함유하는) 폴리리보뉴클레오티드를 포함하며, 스플라이싱(splicing)되거나 또는 스플라이싱되지 않은 tRNA, rRNA, hRNA 및 mRNA, 및 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기의 N-글리코시드 또는 C-글리코시드인 다른 종류의 폴리뉴클레오티드, 및 인산염 또는 다른 다중음이온 골격을 함유하는 다른 폴리머들, 및 다른 합성 서열-특이적 핵산 폴리머들을 포함하며, 단 폴리머들은 DNA 및 RNA에서 발견되는 바와 같은 염기쌍 및 염기 적층(base stacking)을 위한 배열로 뉴클레오염기들을 함유한다. "폴리뉴클레오티드", "올리고뉴클레오티드", "핵산" 및 "핵산 분자"와 같은 용어들은 길이에 있어서의 구별이 없으며, 상기 용어들은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. 상기 용어들은 분자의 1차 구조만 의미한다. 따라서, 상기 용어들은 예를 들어, 3'-데옥시-2',5'-DNA, 올리고데옥시리보뉴클레오티드 N3'P5' 포스포아미데이트, 2'-O-알킬-치환된 RNA, 2중-가닥 및 단일-가닥 DNA 뿐만 아니라 2중-가닥 및 단일-가닥 RNA, 및 DNA와 RNA 사이의 하이브리드(hybrid)를 포함하는 이들의 하이브리드를 포함하며, 또한 공지된 형태의 변형들, 예를 들어 유사체에 의한 1개 이상의 뉴클레오티드들의 표식(label), 알킬화, "캡(cap)", 치환, 뉴클레오티드간 변형들, 가령 예를 들어, 음으로 하전된 결합들을 갖는 변형물(예를 들면, 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등), 펜던트 성분들을 함유하는 변형물, 가령 예를 들면 [효소(예를 들면, 뉴클레아제), 독소, 항체, 신호 펩티드, 폴리-L-리신 등)를 포함하는] 단백질, 인터칼레이터(intercalator)를 갖는 변형물(예를 들면, 아크리딘, 소라렌(psoralen) 등), (예를 들면, 금속, 방사성 금속들, 붕소, 산화적 금속 등의) 킬레이트 함유 변형물, 알킬화제 함유 변형물, 변형된 결합을 갖는 변형물(예를 들면, α 아노머 핵산 등) 뿐만 아니라 변형되지 않은 형태의 폴리뉴클레오티드 또는 올리고뉴클레오티드를 포함한다.In particular, terms such as "polynucleotide", "oligonucleotide", "nucleic acid" and "nucleic acid molecule" contain (2-deoxy-D-ribose) Polydeoxyribonucleotides, polynucleotides (containing D-ribose), spliced or unspliced tRNAs, rRNAs, hRNAs and mRNAs, and purine bases or pyrimidines Other kinds of polynucleotides that are N-glycosides or C-glycosides of bases, and other polymers containing phosphate or other polyanion backbones, and other synthetic sequence-specific nucleic acid polymers, provided that the polymers are DNA and It contains nucleobases in an array for base pairing and base stacking as found in RNA. Terms such as "polynucleotide", "oligonucleotide", "nucleic acid" and "nucleic acid molecule" are not distinguishable in length, and the terms are used interchangeably herein. The terms refer only to the primary structure of the molecule. Thus, the terms are for example 3'-deoxy-2 ', 5'-DNA, oligodeoxyribonucleotide N3'P5' phosphoramidate, 2'-0-alkyl-substituted RNA, double Strands and single-stranded DNA, as well as double-stranded and single-stranded RNA, and hybrids thereof, including hybrids between DNA and RNA, and also known forms of modifications, for example Label, alkylation, “cap”, substitution, one or more nucleotide modifications of one or more nucleotides by an analog, eg, a modification with negatively charged bonds (eg, phosphoro) Thioate, phosphorodithioate, etc.), and modifications containing pendant components, such as, for example, [enzymes (eg, nucleases), toxins, antibodies, signal peptides, poly-L-lysine, etc.). Protein], modified with an intercalator (eg, acridine, soraren len), etc.), chelate-containing variants (e.g., metals, radioactive metals, boron, oxidative metals, etc.), alkylating agent-containing variants, variants with modified bonds (e.g., α anomer nucleic acid And the like, as well as polynucleotides or oligonucleotides in unmodified form.

본 명세서에서, "뉴클레오시드(nucleoside)" 및 "뉴클레오티드(nucleotide)"와 같은 용어들은 공지된 퓨린 염기 및 피리미딘 염기들 뿐만 아니라, 변형된 다른 헤테로환형(heterocyclic) 염기들도 포함하는 성분들을 포함할 것으로 이해된다. 상기 변형 염기들은 메틸화 퓨린 또는 피리미딘, 아크릴화 퓨린 또는 피리미딘, 또는 다른 헤테로환형물들을 포함한다. 변형된 뉴클레오시드 또는 뉴클레오티드들은 또한 당(sugar) 성분에서의 변형을 포함하며, 여기서 1개 이상의 히드록실기가 할로겐, 지방족기로 치환되고, 에테르, 아민 등에 의해서 관능화될 수 있다. "뉴클레오티드 유닛(nucleotidic unit)"은 뉴클레오시드와 뉴클레오티드를 포함하는 경향이 있다.As used herein, terms such as "nucleoside" and "nucleotide" refer to components that include known purine bases and pyrimidine bases, as well as modified other heterocyclic bases. It is understood to include. Such modified bases include methylated purines or pyrimidines, acrylated purines or pyrimidines, or other heterocyclics. Modified nucleosides or nucleotides also include modifications in the sugar component, wherein one or more hydroxyl groups are substituted with halogen, aliphatic groups, and can be functionalized by ethers, amines, and the like. "Nucleotidic units" tend to include nucleosides and nucleotides.

또한, 뉴클레오티드 유닛에 대한 변형은 각각 상보적인 피리미딘 또는 퓨린에 수소 결합을 형성하는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기상에 관능기를 변경하기위한 재배열, 부가, 치환을 포함한다. 생성된 변형 뉴클레오티드 유닛은 선택적으로 상기 다른 변형 뉴클레오티드 유닛을 갖는 염기쌍을 형성할 수 있지만, A, T, C, G 또는 U를 갖는 염기쌍을 형성할 수 없다. 비염기(abasic) 부위는 폴리뉴클레오티드의 작용을 방해하지 않도록 혼입될 수 있으며; 바람직하게 폴리뉴클레오티드는 비염기 위치를 포함하지 않는다. 상기 폴리뉴클레오티드중의 잔기의 일부 또는 전부는 선택적으로 1개 이상의 방법으로 변형시킬 수 있다.Modifications to nucleotide units also include rearrangements, additions, substitutions to alter functional groups on the purine base or pyrimidine base that form hydrogen bonds to the complementary pyrimidine or purine, respectively. The resulting modified nucleotide units can optionally form base pairs with said other modified nucleotide units, but cannot form base pairs with A, T, C, G or U. Abasic sites can be incorporated so as not to interfere with the function of the polynucleotides; Preferably the polynucleotide does not comprise a nonbase position. Some or all of the residues in the polynucleotides may optionally be modified in one or more ways.

표준 A-T 및 G-C 염기쌍은 티미딘의 N3-H 및 C4-옥시와 아데노신의 각각 N1 및 C6-NH2 사이, 및 시티딘의 C2-옥시, N3 및 C4-NH2와, 구아노신의 C2-NH2, N'-H 및 C6-옥시 사이에 수소 결합을 형성하도록 하는 조건하에 형성된다. 그러므로 예를들면 구아노신(2-아미노-6-옥시-9-β-D-리보푸라노실-퓨린)이 변형되어 이소구아노신(2-옥시-6-아미노-9-β-D-리보푸라노실-퓨린)을 형성할 수 있다. 상기 변형으로 뉴클레오시드 염기에서 더 이상 시토신을 갖는 표준 염기쌍을 형성하지 않을 것이다. 그러나 시토신(1-β-D-리보푸라노실-2-옥시-4-아미노-피리미딘)의 변형으로 이소시토신(1-β-D-리보푸라노실-2-아미노-4-옥시-피리미딘)을 형성하여 변형된 뉴클레오티드에서 더 이상 구아노신을 갖는 염기쌍이 효과적으로 형성되지 않고 이소구아노신을 갖는 염기쌍을 형성할 것이다. 이소시토신은 Sigma Chemical Co.(St. Louis, MO)에서 이용할 수 있으며; 이소시티딘은 Switzer 등의 (1993) Biochemistry 32:10489-10496 및 여기에 인용된 문헌에 기술된 방법에 의해서 제조될 수 있고; 2'-데옥시-5-메틸-이소시티딘은 Tor 등 (1993) J. Am. Chem. Soc. 115:4461-4467 및 여기에 인용된 참고문헌에 기술된 방법에 의해서 제조될 수 있고; 및 이소구아닌 뉴클레오티드는 상기의 Switzer 등(1993)에 의한 방법 및 Mantsch 등의 (1993) Biochem. 14:5593-5601의 방법 또는 Collins 등의 미국 특허 제5,780,610호에 개시된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 다른 비자연적 염기쌍이 Piccirilli 등의 (1990) Nature 343:33-37에 2,6-디아미노피리미딘 및 이의 상보물 (1-메틸피라졸로-[4,3]피리미딘-5,7-(4H, 6H)-디온)의 합성에 대해서 기술된 방법에 의해서 합성될 수 있다. 독특한 염기쌍을 형성하는 다른 변형된 뉴클레오티드 유닛이 공지되어 있으며, Leach 등의 (1992) J. Am. Chem. Soc. 114:3675-3683 및 상기의 Switzer 등에 기재되어 있다.Standard AT and GC base pairs are between N3-H and C4-oxy of thymidine and N1 and C6-NH2 of adenosine respectively, and C2-oxy, N3 and C4-NH2 of cytidine, and C2-NH2, N 'of guanosine It is formed under conditions such that a hydrogen bond is formed between -H and C6-oxy. Thus, for example, guanosine (2-amino-6-oxy-9-β-D-ribofuranosyl-purine) is modified so that isoguanosine (2-oxy-6-amino-9-β-D-ribofura Nosyl-purine) can be formed. This modification will no longer form standard base pairs with cytosine at the nucleoside base. However, modification of cytosine (1-β-D-ribofuranosyl-2-oxy-4-amino-pyrimidine) results in isocytosine (1-β-D-ribofuranosyl-2-amino-4-oxy-pyrimidine). ) Will no longer effectively form base pairs with guanosine in the modified nucleotides but will form base pairs with isoguanosine. Isocytosine is available from Sigma Chemical Co. (St. Louis, Mo.); Isocytidine can be prepared by the methods described in Switzer et al. (1993) Biochemistry 32: 10489-10496 and references cited therein; 2'-deoxy-5-methyl-isocytidine is described by Tor et al. (1993) J. Am. Chem. Soc. 115: 4461-4467 and the references cited therein; And isoguanine nucleotides described above by Switzer et al. (1993) and by Mantsch et al. (1993) Biochem. 14: 5593-5601 or US Pat. No. 5,780,610 to Collins et al. Other unnatural base pairs are described in Piccirilli et al. (1990) Nature 343: 33-37 with 2,6-diaminopyrimidine and its complement (1-methylpyrazolo- [4,3] pyrimidine-5,7- ( 4H, 6H) -dione) can be synthesized by the method described for synthesis. Other modified nucleotide units that form unique base pairs are known and are described in Leach et al. (1992) J. Am. Chem. Soc. 114: 3675-3683 and Switzer et al., Supra.

"우선적 결합(preferential binding)" 또는 "우선적 하이브리드화(preferential hybridization)"는 샘플 중의 비 상보적 폴리머와 비교하여 샘플 중의 1개의 폴리뉴클레오티드 또는 PNA가 이의 상보물과 결합하려는 경향이 증가되는 것을 나타낸다."Preferential binding" or "preferential hybridization" indicates an increase in the tendency of one polynucleotide or PNA in a sample to bind its complement to a non-complementary polymer in the sample.

하이브리드화(hybridization) 조건은 전형적으로 약 1 M 이하, 더 통상적으로 약 500 mM 이하, 바람직하게는 약 200 mM 이하의 농도의 염을 포함한다. 펩티드 핵산과 폴리뉴클레오티드 사이에 하이브리드화의 경우에, 하이브리드화는 염을 조금 함유하거나 또는 전혀 함유하지 않는 용액 중에서 실시할 수 있다. 하이브리드화 온도는 5 ℃ 이하이지만, 전형적으로 22 ℃ 이상, 더 전형적으로는 약 30 ℃ 이상이며, 바람직하게는 약 37 ℃ 이상이다. 더 긴 단편은 특이적 하이브리드화에서 더 높은 하이브리드화 온도를 요구할 수 있다. 다른 인자들이 하이브리드화 요건에 영향을 줄 수 있으며, 예를들면 염기 조성 및 상보적인 가닥의 길이, 유기 용매의 존재, 및 염기 부적합 정도를 포함하며, 사용된 파라미터들의 조합 형태는 상기 단독의 형태들의 절대적 측정보다 더욱 중요하다. 제공된 분석 형태에 대한 적당한 하이브리드화 조건이 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 결정될 수 있다: 조절될 수 있는 비제한적인 파라미터는 분석 성분들, 사용된 염 및 이들 농축물의 농도, 이온 강도, 온도, 완충 형태 및 농도, 용액 pH, 반복 서열과 같은 배경 결합(background binding)을 감소시키는 차단제의 존재 및 농도, 또는 단백질 용액 차단제의 존재 및 농도, 디터전트 형태(들) 및 농도, 폴리뉴클레오티드의 상대 농도를 증가시키는 폴리머와 같은 분자, 금속 이온(들) 및 이들의 농축물(들), 킬레이트제(들) 및 이들의 농축물 및 당분야에 공지된 다른 조건들을 포함한다.Hybridization conditions typically include salts at concentrations of about 1 M or less, more typically about 500 mM or less, preferably about 200 mM or less. In the case of hybridization between the peptide nucleic acid and the polynucleotide, the hybridization can be carried out in a solution containing little or no salt. The hybridization temperature is 5 ° C. or less, but is typically at least 22 ° C., more typically at least about 30 ° C., and preferably at least about 37 ° C. Longer fragments may require higher hybridization temperatures in specific hybridizations. Other factors can affect hybridization requirements, including, for example, base composition and length of complementary strands, presence of organic solvents, and degree of base mismatch, and the combination form of the parameters used may be More important than absolute measurement. Suitable hybridization conditions for a given assay form can be determined by one of ordinary skill in the art: non-limiting parameters that can be controlled include analyte components, salts used and concentrations of these concentrates, ionic strength, Presence and concentration of a blocking agent that reduces background binding, such as temperature, buffer form and concentration, solution pH, repeat sequence, or presence and concentration of protein solution blocker, detergent form (s) and concentration, polynucleotide Molecules such as polymers that increase relative concentrations, metal ion (s) and their concentrate (s), chelating agent (s) and their concentrates and other conditions known in the art.

여기서 "멀티플렉싱(multiplexing)"은 다수의 분석물을 동시에 분석할 수 있는 분석 방법을 나타낸다."Multiplexing" herein refers to an analytical method that can analyze multiple analytes simultaneously.

"선택적(optional)" 또는 "선택적으로(optionally)"라는 표현은 연이어 기술된 경우 또는 상황이 발생될 수도 있고 또는 발생되지 않을 수도 있는 것으로 이해되며, 명세서에서는 경우 또는 상황이 발생하는 예와 발생되지 않는 예를 포함한다.The expressions "optional" or "optionally" are understood to be cases or situations that may or may not occur in the following description, and examples and examples do not occur in the specification. Examples do not include.

샘플(sample)Sample

표적 폴리뉴클레오티드를 포함하거나 또는 포함하는 것으로 추측되는 샘플의 일부는 생물체[세포, 조직 또는 유액(fluid)을 포함함]와 상기 생물체에 의해 남겨진 퇴적물(바이러스, 마이코플라즈마 및 화석을 포함함)로부터 직접 또는 간접적으로 수득될 수 있는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 생물학적 물질이 공급원일 수 있다. 상기 샘플은 합성 수단을 통해서 제조된 표적 폴리뉴클레오티드의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기 샘플은 주로 수성 배지의 형태로 또는 수성 배지 중에 분산된 형태로 수득될 수 있다. 상기 샘플의 비제한적인 예로는 혈액, 소변, 정액, 우유, 객담, 점액, 구강상피세포의 채취(buccal swab), 질액 채취(vaginal swab), 직장세포의 채취(rectal swab), 아스피레이트(aspirate), 경피경침생검(needle biopsy), 수술 또는 부검에 의해서 수득된 조직, 혈장, 혈청, 척수액, 림프액, 피부, 호흡기, 장 및 비뇨생식관의 외부 분비물, 눈물, 타액, 종양, 기관, 시험관내(in vitro) 세포 배양 성분의 샘플(세포 배양 배지, 추정의 바이러스 감염된 세포, 재조합 세포 및 세포 성분에서 세포의 성장으로부터 기인되는 조건화된 배지에 제한되지 않고 포함됨), 및 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 재조합 라이브러리(recombinant library)를 포함한다. 샘플은 본 명세서에서 기재된 바와 같이 상기 기질 상에 존재할 수 있다. 기질은 샘플을 포함하는 슬라이드일 수 있으며, 형광 계내(in situ) 하이브리드화(FISH)에 사용된다.The portion of the sample that contains or is believed to contain the target polynucleotide is directly from the organism (including cells, tissues or fluids) and the deposits left by the organism (including viruses, mycoplasmas and fossils). Or a biological material comprising a polynucleotide that can be obtained indirectly can be a source. The sample may comprise some or all of the target polynucleotide prepared via synthetic means. Typically, the sample can be obtained mainly in the form of an aqueous medium or in a form dispersed in an aqueous medium. Non-limiting examples of the sample include blood, urine, semen, milk, sputum, mucus, buccal swab, vaginal swab, rectal swab, aspirate ( aspirate, needle biopsy, tissues obtained by surgery or autopsy, plasma, serum, spinal fluid, lymph, skin, respiratory organs, external secretions of the intestine and urogenital tract, tears, saliva, tumors, organs, tests Samples of in vitro cell culture components (including but not limited to cell culture media, conditioned media resulting from the growth of cells in putative viral infected cells, recombinant cells and cellular components), and polynucleotide sequences Recombinant library is included. Samples may be present on the substrate as described herein. The substrate can be a slide containing the sample and used for fluorescence in situ hybridization (FISH).

샘플은 표적 폴리뉴클레오티드 또는 이의 대용물을 포함하는 것으로 알려져 있는 포지티브 조절된 샘플(positive control sample)일 수 있다. 비록 표적 폴리뉴클레오티드를 포함할 것으로 기대되지 않는다 하더라도 이를(1개 이상의 시약의 오염을 통해) 또는 인공의 포지티브를 생성할 수 있는 또 다른 성분들을 포함할 것으로 사료되고, 주어진 분석에 사용되는 시약의 표적 폴리뉴클레오티드에 의한 오염의 결여를 확인할 뿐만 아니라 주어진 분석 조건들의 세트가 인공의 포지티브(상기 샘플내 표적 폴리뉴클레오티드의 부재하에도 포지티브 신호)를 생성하는지를 결정하기 위하여 시험되는 네가티브 조절된 샘플(negative control sample)이 또한 사용될 수 있다.The sample can be a positive control sample known to contain the target polynucleotide or surrogate thereof. Although it is not expected to include the target polynucleotide, it is thought to include it (through contamination of one or more reagents) or other components that can produce artificial positives and target the reagents used in a given assay. Negative control sample tested to determine the lack of contamination by polynucleotides as well as to determine if a given set of assay conditions produce artificial positives (positive signals in the absence of target polynucleotides in the sample). ) Can also be used.

상기 샘플이 희석, 용해, 현탁, 추출될 수 있고, 또는 그 밖에 존재하는 표적 폴리뉴클레오티드를 용해 및/또는 정제하기 위해서 처리하거나, 또는 증폭에 사용되는 시약 또는 검출 시약에 접근가능하도록 만들 수 있다. 상기 샘플은 세포를 포함하며, 상기 세포는 분해 또는 침투되어, 세포내의 폴리뉴클레오티드를 방출할 수 있다. 1단계 침투(permeabilization) 완충액을 사용하여 세포를 분해시키고, 분해 직후에 추가의 단계로, 예를 들면 중합효소 연쇄 반응을 실행한다.The sample can be diluted, dissolved, suspended, extracted, or otherwise processed to dissolve and / or purify the target polynucleotide present, or make accessible to the reagents or detection reagents used for amplification. The sample comprises cells, which cells can be degraded or infiltrated to release polynucleotides within the cells. One step permeabilization buffer is used to degrade the cells and an additional step, for example a polymerase chain reaction, is performed immediately after the degradation.

표적 폴리뉴클레오티드 및 이로부터 생성된 증폭 생성물Target polynucleotides and amplification products generated therefrom

표적 폴리뉴클레오티드는 단일 가닥, 이중 가닥, 또는 그 이상의 가닥일 수 있으며, 직쇄형 또는 고리형일 수 있다. 단일 가닥 표적 폴리뉴클레오티드의 예로는 mRNA, rRNA, tRNA, hnRNA, ssRNA 또는 ssDNA 바이러스 게놈을 포함하며, 이들 폴리뉴클레오티드는 내부에 상보 서열 및 중요한 2차 구조를 포함할 수 있다. 2중 가닥 표적 폴리뉴클레오티드의 예로는 게놈 DNA, 미토콘드리아 DNA, 엽록체 DNA, dsRNA 또는 dsDNA 바이러스 게놈, 플라스미드, 파아지 및 비로이드(viroid)를 포함한다. 상기 표적 폴리뉴클레오티드는 합성으로 제조될 수 있거나 또는 생물학적 공급원으로부터 정제될 수 있다. 상기 표적 폴리뉴클레오티드는 정제되어 샘플 중의 1개 이상의 목적하지 않는 성분들을 감소 또는 제거시키거나 또는 표적 폴리뉴클레오티드를 농축시킬 수 있다. 반대로 표적 폴리뉴클레오티드가 특정의 분석을 위해서 너무 농축되면, 표적 폴리뉴클레오티드를 희석시킬 수 있다.The target polynucleotide can be single stranded, double stranded, or more stranded, and can be straight or cyclic. Examples of single stranded target polynucleotides include mRNA, rRNA, tRNA, hnRNA, ssRNA or ssDNA viral genomes, which may contain complementary sequences and important secondary structures therein. Examples of double stranded target polynucleotides include genomic DNA, mitochondrial DNA, chloroplast DNA, dsRNA or dsDNA viral genomes, plasmids, phages and viroids. The target polynucleotide can be prepared synthetically or can be purified from a biological source. The target polynucleotide can be purified to reduce or eliminate one or more unwanted components of the sample or to concentrate the target polynucleotide. Conversely, if the target polynucleotide is too concentrated for a particular assay, the target polynucleotide can be diluted.

샘플 수집 및 선택적 핵산 추출에 이어, 표적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 샘플의 핵산 일부가 1 이상의 예비 반응으로 처리될 수 있다. 예비 반응들로는 시험관내 전사(IVT), 표식(labeling), 단편화(fragmentation), 증폭 및 기타 반응들을 포함한다. mRNA는 검출 및/또는 증폭 이전에 먼저 역전사효소와 프라이머(primer)로 처리하여 cDNA를 제조한다: 이는 시험관내에서 정제된 mRNA로 실시하거나 또는 슬라이드에 고정시킨 세포 또는 조직에서와 같이 계내(in situ)에서 실시한다. 핵산 증폭으로 표적의 폴리뉴클레오티드와 같은 목적하는 서열의 카피수(copy number)가 증가된다. 다양한 증폭 방법이 사용하기에 적당하며; 적당한 증폭 반응의 비제한적인 예로는 중합효소 연쇄 반응법(PCR), 리가아제(ligase) 연쇄 반응(LCR), 자기 부양 서열 복제(self sustained sequence replication, 3SR), 핵산 서열계 증폭(NASBA), Q 베타 복제효소의 사용, 역전사, 닉 해독(nick translation) 등을 포함한다.Following sample collection and selective nucleic acid extraction, the nucleic acid portion of the sample comprising the target polynucleotide may be treated with one or more preliminary reactions. Preliminary reactions include in vitro transcription (IVT), labeling, fragmentation, amplification and other reactions. mRNA is prepared by treatment with reverse transcriptase and primers first prior to detection and / or amplification to prepare cDNA: in situ, such as in cells or tissues that have been run with purified mRNA in vitro or immobilized on slides. ). Nucleic acid amplification increases the copy number of the desired sequence, such as the polynucleotide of the target. Various amplification methods are suitable for use; Non-limiting examples of suitable amplification reactions include polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), self sustained sequence replication (3SR), nucleic acid sequence amplification (NASBA), Use of Q beta transcriptase, reverse transcription, nick translation, and the like.

표적 폴리뉴클레오티드가 단일 가닥인 경우, 제1 증폭 사이클은 표적 폴리뉴클레오티드에 상보적인 프라이머 연장 생성물을 형성한다. 표적 폴리뉴클레오티드가 단일 가닥 RNA인 경우 역전사효소 활성을 갖는 중합효소가 제1 증폭에 사용되어 RNA에서 DNA로 역전사하고, 추가의 증폭 사이클이 실시되어 프라이머 연장 생성물을 카피할 수 있다. PCR용 프라이머는 이들의 상응하는 주형내 영역(region)들로 하이브리드화되도록 설계되어 증폭가능한 세그먼트를 형성할 것이며; 그러므로 각 프라이머는 하이브리드화되어 이의 3' 뉴클레오티드가 이의 상보적인 주형 가닥 중의 뉴클레오티드와 한 쌍을 이루어 PCR 중 상보적 주형 가닥을 복제하는데 사용되는 프라이머의 3' 뉴클레오티드로부터 3'에 위치한다. If the target polynucleotide is single stranded, the first amplification cycle forms a primer extension product complementary to the target polynucleotide. If the target polynucleotide is a single stranded RNA, a polymerase with reverse transcriptase activity can be used for the first amplification to reverse transcribing from RNA to DNA and an additional amplification cycle can be performed to copy the primer extension product. Primers for PCR will be designed to hybridize to their corresponding intratemplate regions to form amplifiable segments; Thus each primer is hybridized so that its 3 'nucleotide is paired with a nucleotide in its complementary template strand and is located 3' from the 3 'nucleotide of the primer used to replicate the complementary template strand during PCR.

표적 폴리뉴클레오티드는 전형적으로 적당한 활성을 갖는 중합효소 및 프라이머와 표적 폴리뉴클레오티드의 1개 이상의 가닥을 접촉시킴으로써 증폭되어 프라이머를 연장하고, 표적 폴리뉴클레오티드를 카피하여 완전한 길이의 상보적 폴리뉴클레오티드 또는 이의 일부를 생성한다. 표적 폴리뉴클레오티드를 카피할 수 있는 중합효소 활성을 갖는 효소가 사용될 수 있으며, 예로는 DNA 중합효소, RNA 중합효소, 역전사 효소, 1개 이상의 중합효소 활성을 갖는 효소를 포함하며, 상기 효소는 열불안정성(thermolabile)이거나 또는 열안정성(thermostable)일 수 있다. 효소의 혼합물들이 또한 사용될 수 있다. 효소의 예로는 DNA 중합효소[예컨대, DNA 중합효소 I("Pol I"), Pol I의 클레노우(Klenow) 단편, T4, T7, 시쿼네이즈(Sequenase)(상표명) T7, 시쿼네이즈(상표명) 버젼 2.0 T7, Tub, Taq, Tth, Pfx, Pfu, Tsp, Tfl, Tli 및 파이로코커스종(Pyrococcus sp) GB-D DNA 중합효소]; RNA 중합효소(예컨대, E. coli, SP6, T3 및 T7 RNA 중합효소); 및 역전사효소[예컨대, AMV, M-MuLV, MMLV, RNAse H- MMLV(SuperScript(상표명)), SuperScript(상표명) Ⅱ, ThermoScript(상표명), HIV-1, 및 RAV2 역전사효소]를 포함한다. 상기 모든 효소는 시판품을 이용할 수 있다. 다수의 특이성을 갖는 중합효소의 예로는 RAV2 및 Tli (exo-) 중합효소를 포함한다. 열안정성 중합효소의 예로는 Tub, Taq, Tth, Pfx, Pfu, Tsp, Tfl, Tli 및 파이로코커스종 GB-D DNA 중합효소를 포함한다.Target polynucleotides are typically amplified by contacting one or more strands of the target polynucleotide with polymerases and primers with suitable activity to extend the primers, and copy the target polynucleotides to complete a full length complementary polynucleotide or portion thereof. Create Enzymes having polymerase activity capable of copying target polynucleotides can be used, including, for example, DNA polymerase, RNA polymerase, reverse transcriptase, enzymes having at least one polymerase activity, the enzyme being thermolabile (thermolabile) or thermostable (thermostable). Mixtures of enzymes may also be used. Examples of enzymes include DNA polymerases (eg, DNA polymerase I ("Pol I"), Klenow fragments of Pol I, T4, T7, Sequenase® T7, Squanase®) version 2.0 T7, Tub, Taq, Tth , Pfx, Pfu, Tsp, Tfl, Rhodococcus species (Pyrococcus sp) GB-D DNA polymerase] by Tli and pastries; RNA polymerases (eg, E. coli , SP6, T3, and T7 RNA polymerases); And reverse transcriptases (eg, AMV, M-MuLV, MMLV, RNAse H - MMLV (SuperScript®), SuperScript® II, ThermoScript®, HIV-1, and RAV2 reverse transcriptase). All the said enzyme can use a commercial item. Examples of polymerases having multiple specificities include RAV2 and Tli (exo-) polymerases. Examples of thermostable polymerases include Lactococcus species GB-D DNA polymerase as Tub, Taq, Tth, Pfx, Pfu, Tsp, Tfl, Tli and pies.

적당한 반응 조건으로 pH, 완충액, 이온 강도, 1개 이상의 염의 존재 및 농도, 반응물 및 보조인자[예컨대 뉴클레오티드 및 마그네슘 및/또는 다른 금속 이온(예를들면 망간)]의 존재 및 농도, 선택적 조용매(cosolvent), 온도, 중합효소 연쇄 반응을 포함하는 증폭을 위한 가열 사이클 프로필(thermal cycling profile)을 선택함으로써 표적 폴리뉴클레오티드를 증폭시키며, 샘플의 특성 뿐만아니라 중합효소가 사용된 부분에 의존할 수 있다. 조용매는 포름아미드(전형적으로 약 2 % 내지 약 10 %), 글리세롤(전형적으로 약 5 % 내지 약 10 %), 및 DMSO(전형적으로 약 0.9 % 내지 약 10 %)를 포함한다. 인공의 포지티브 또는 증폭하는 동안 생성된 인공물의 생성을 최소화하기위한 증폭 기술이 사용될 수 있다. 상기는 "터치다운(touchdown)" PCR, 열-개시 기술(hot-start techniques), 네스트 프라이머(nested primer)의 사용 또는 설계된 PCR 프라이머를 포함하며, 이들은 프라이머-이량체 형성의 경우에 줄기-루프(stem-loop) 구조를 형성하여 증폭되지 않는다. PCR을 촉진시키는 기술로는 원심(centrifugal) PCR(이는 상기 샘플내에서 더 큰 대류를 일으킴)을 사용할 수 있고, 상기 샘플의 급속 가열 및 냉각을 위한 적외선 가열 단계를 포함한다. 1개 이상의 증폭 사이클이 수행될 수 있다. 1개 이상의 프라이머가 사용되어 PCR 동안에 1개 이상의 프라이머 연장 생성물을 생성하며; 바람직하게 과량으로 생성된 프라이머 연장 생성물은 검출되는 증폭 생성물이다. 수 개의 다른 프라이머가 사용되어 다른 표적 폴리뉴클레오티드 또는 상기 샘플내에서 특정의 표적 폴리뉴클레오티드의 다른 영역을 증폭시킬 수 있다.Suitable reaction conditions include pH, buffer, ionic strength, the presence and concentration of one or more salts, the presence and concentration of reactants and cofactors (such as nucleotides and magnesium and / or other metal ions (eg manganese)), optional cosolvents ( Amplification of the target polynucleotide by selecting a thermal cycling profile for amplification, including cosolvent, temperature, polymerase chain reaction, and may depend on the nature of the sample as well as on where the polymerase is used. Cosolvents include formamide (typically from about 2% to about 10%), glycerol (typically from about 5% to about 10%), and DMSO (typically from about 0.9% to about 10%). Amplification techniques can be used to minimize the production of artifacts generated during artificial positive or amplification. These include "touchdown" PCR, hot-start techniques, use of nested primers or designed PCR primers, which are stem-loops in the case of primer-dimer formation It does not amplify by forming a (stem-loop) structure. As a technique for promoting PCR, centrifugal PCR (which causes greater convection in the sample) can be used and includes an infrared heating step for rapid heating and cooling of the sample. One or more amplification cycles may be performed. One or more primers are used to generate one or more primer extension products during PCR; Preferably the primer extension product produced in excess is the amplification product detected. Several different primers can be used to amplify other target polynucleotides or other regions of a particular target polynucleotide in the sample.

증폭된 표적 폴리뉴클레오티드가 증폭 처리 이후에 처리될 수 있다. 예를 들면 몇가지 경우에, 이는 좀 더 용이하게 접근 가능한 세그먼트를 제공하기 위해서 하이브리드화되기 이전에 표적 폴리뉴클레오티드를 단편화하는 것이 바람직하다. 상기 핵산의 단편화는 수행되는 분석에서 유용한 크기의 단편을 생성하는 방법에 의해서 수행될 수 있으며; 적당한 물리적, 화학적 및 효소적 방법이 당분야에 알려져 있다.The amplified target polynucleotide may be processed after the amplification treatment. For example, in some cases it is desirable to fragment the target polynucleotide prior to hybridization to provide a more easily accessible segment. Fragmentation of the nucleic acid can be carried out by a method of producing fragments of a size useful in the assays performed; Suitable physical, chemical and enzymatic methods are known in the art.

증폭 반응은 증폭 사이클의 일부 또는 전부 동안 센서 폴리뉴클레오티드를 하이브리드화하여 증폭 생성물로 하는 조건하에서 수행될 수 있다. 상기 방법으로 분석을 실시하고, 상기 하이브리드화의 실시간 검출로 증폭 동안 상기 하이브리드화에 의해 발생되는 신호표시 발색단으로부터 광 방출에서의 변화를 모니터함으로써 실시될 수 있다.The amplification reaction can be carried out under conditions that hybridize the sensor polynucleotides to be an amplification product during some or all of the amplification cycle. The analysis can be carried out by the method and by monitoring the change in light emission from the signal chromophore generated by the hybridization during amplification with real time detection of the hybridization.

다중양이온 다발색단(polycationic multichromophore)Polycationic multichromophore

집광 다발색단 시스템으로 다수의 발색단을 포함하는 광 흡수기가 효과적이라는 것이 입증되었다. 이의 예로는 콘쥬게이트화 폴리머, 콘쥬게이트화 분자의 응집체, 포화된 폴리머에 부착된 발광 염료, 반도체 양자점(quantum dot) 및 수지상 구조(dendritic structure)를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를들면 콘쥬게이트화 폴리머상에 각 반복 단위는 분배된 발색단으로 간주될 수 있으며, 양자점은 많은 원자로 구성되며, 포화된 폴리머는 곁사슬에 많은 발광 염료 분자에 의해서 관능화될 수 있으며, 덴드리머(dendrimer)는 많은 공유 결합을 갖는 개개의 발색단을 포함하도록 합성될 수 있다. 고형 지지체(가령 폴리머 비드 또는 표면)상에 발색단 조립체를 부착시킴으로써 집광에 사용될 수 있다.Condensed chromophore systems have proven to be effective light absorbers containing multiple chromophores. Examples thereof include, but are not limited to, conjugated polymers, aggregates of conjugated molecules, luminescent dyes attached to saturated polymers, semiconductor quantum dots, and dendritic structures. For example, on a conjugated polymer, each repeating unit can be considered as a distributed chromophore, a quantum dot consists of many atoms, a saturated polymer can be functionalized by many luminescent dye molecules in the side chain, and a dendrimer ) Can be synthesized to include individual chromophores with many covalent bonds. It can be used for condensing by attaching a chromophore assembly onto a solid support (such as a polymer bead or surface).

집광 다발색단 시스템은 바로 옆의 발광 종[예를들면 "신호표시 발색단[signaling chromophores)"]으로 효과적으로 에너지를 이동시킬 수 있다. 예를들면 에너지 이동 기작은 공명 에너지 이동[포스터(Foerster)(또는 형광) 공명 에너지 이동, FRET], 양자 전하 교환(quantum charge exchange)(Dexter 에너지 이동) 등을 포함한다. 그러나 전형적으로 상기 에너지 이동 기작은 상대적으로 범위가 짧으며; 즉 신호표시 발색단에 집광 다발색단 시스템의 접근이 효율적인 에너지 이동을 위해서 요구된다. 효율적인 에너지 이동을 위한 조건하에, 신호표시 발색단으로부터 방출의 증폭은 집광 다발색단 시스템내 개개의 발색단의 수가 커졌을때 발생하고; 즉 신호표시 발색단으로부터의 방출은 입사광["펌프광(pump light)"]이 집광 다발색단 시스템에 의해서 흡수되는 파장에 있을 때가 신호표시 발색단이 펌프광에 의해서 직접 여기되는 것보다 더 강하다.A condensed chromophore system can effectively transfer energy to the next luminescent species (eg, "signaling chromophores"). Energy transfer mechanisms include, for example, resonance energy transfer (Foerster (or fluorescence) resonance energy transfer, FRET), quantum charge exchange (Dexter energy transfer), and the like. Typically, however, the energy transfer mechanism is relatively short in scope; That is, the approach of the condensed chromophore system to the signal chromophore is required for efficient energy transfer. Under conditions for efficient energy transfer, amplification of the emission from the signaling chromophore occurs when the number of individual chromophores in the condensed chromophore system increases; That is, the emission from the signal chromophore is stronger when the incident light (“pump light”) is at a wavelength absorbed by the condensed chromophore system than the signal chromophore is directly excited by the pump light.

콘쥬게이트화 폴리머(CPs)는 비편재화된 전자 구조를 특징으로 하며, 화학적 표적 및 생물학적 표적에 대한 높은 응답성 광 리포터(highly responsive optical reporter)로서 사용될 수 있다.12,13 효율적인 콘쥬게이트 길이는 폴리머 사슬보다 실질적으로 짧기 때문에, 골격은 다량의 콘쥬게이트화 세그먼트를 포함한다. 그러므로 콘쥬게이트화 폴리머는 집광에 효율적이며, 포스터 에너지 이동을 통한 광 증폭이 가능하다.14 Conjugated polymers (CPs) feature unlocalized electronic structures and can be used as highly responsive optical reporters for chemical and biological targets. 12,13 Since the efficient conjugate length is substantially shorter than the polymer chain, the backbone comprises a large amount of conjugated segments. Therefore, the conjugated polymer is efficient for condensing and can amplify light through Foster energy transfer. 14

양이온 다전해질(polyelectrolyte)과 DNA 사이의 자발적 폴리머간 복합화(complexation)가 개시되어 있으며, 공동의 정전기력을 낸다.15,16,17 방향족 폴리머 단위와 DNA 염기 사이의 소수성 반응이 또한 최근에 알려졌다.18,19 다전해질/DNA 반응의 자유 에너지가 용액 변수(예컨대, pH, 이온 강도 및 온도)와 조합되어 사용된 참여 분자종의 구조에 의해서 제어된다.20 상기 반응의 강도 및 특이성이 최근에 조정되어 플라스미드 DNA의 3차 구조를 인식하였다.21 Spontaneous interpolymer complexation between cationic polyelectrolyte and DNA is disclosed, which produces a common electrostatic force. Hydrophobic reactions between 15,16,17 aromatic polymer units and DNA bases have also been recently known. The free energy of the 18,19 polyelectrolyte / DNA reaction is controlled by the structure of the participating molecular species used in combination with the solution variables (eg pH, ionic strength and temperature). 20 The intensity and specificity of the reaction was recently adjusted to recognize the tertiary structure of plasmid DNA. 21

본 발명에서 사용된 다발색단은 다중양이온이여서 이들은 센서 폴리뉴클레오티드와 정전기적으로 반응할 수 있다. 광을 흡수할 수 있고, 에너지를 센서 폴리뉴클레오티드 상의 신호 표시 발색단으로 이동시킬 수 있는 다중양이온 다발색단이 기술된 방법에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 다발색단의 예로는 다양한 방법으로 다수의 발색단을 포함하는 콘쥬게이트화 폴리머, 포화 폴리머 또는 덴드리머, 및 반도체 나노결정(SCNCs)을 포함한다. 콘쥬게이트화 폴리머, 포화 폴리머 및 덴드리머가 제조되어 다수의 양이온 분자종에 혼입되거나 또는 유도체화되어 이들을 합성 후에 다양이온성으로 만들 수 있고; 반도체 나노결정은 양이온 분자종을 이들의 표면에 첨가함에 의해서 다중양이온으로 만들 수 있다.The chromophores used in the present invention are polycations so that they can react electrostatically with sensor polynucleotides. Polycation chromophores that can absorb light and can transfer energy to signal-indicating chromophores on sensor polynucleotides can be used in the described methods. Examples of chromophores that can be used include conjugated polymers, saturated polymers or dendrimers, and semiconductor nanocrystals (SCNCs) comprising multiple chromophores in various ways. Conjugated polymers, saturated polymers, and dendrimers can be prepared and incorporated into or derivatized with a plurality of cationic molecular species to make them polyionic after synthesis; Semiconductor nanocrystals can be made into polycations by adding cationic molecular species to their surfaces.

바람직한 실시양태에서, 콘쥬게이트화 폴리머는 다중양이온 다발색단으로 사용된다. 특정 예가 화학식 1에 개시되어 있으며, 여기서 양이온 수용성 콘쥬게이트화 폴리머는 요오드화물 짝음이온을 갖는 폴리((9,9-비스(6'-N,N,N-트리메틸암모늄)-헥실)-플루오렌 페닐렌)이다(하기에 폴리머(1)로서 표시됨).22 상기 폴리머의 특정 크기는 중요하지 않지만, 신호표시 발색단을 근접하도록 하기 위한 광 흡수 및 에너지 이동을 할 수 있어야 한다. "n"의 전형적인 값은 2 내지 약 100,000이다. 상기 특이적 분자 구조는 중요하지 않지만; 충분한 발광 양자 효율을 갖는 수용성 양이온 콘쥬게이트화 폴리머가 사용된다.In a preferred embodiment, the conjugated polymer is used as a polycationic polychromophore. Specific examples are disclosed in Formula 1 wherein the cationic water soluble conjugated polymer is a poly ((9,9-bis (6'-N, N, N-trimethylammonium) -hexyl) -fluorene with iodide covalent Phenylene) (denoted as polymer (1) below). 22 The specific size of the polymer is not critical, but it must be able to absorb light and transfer energy to bring the chromophore closer to the signal. Typical values of "n" are 2 to about 100,000. The specific molecular structure is not important; Water soluble cationic conjugated polymers with sufficient luminescence quantum efficiency are used.

수용성 콘쥬게이트화 올리고머가 다중양이온 다발색단으로 또한 사용될 수 있다. 요오드화물 짝이온을 갖는 상기 수용성 양이온 발광 콘쥬게이트화 올리고머의 예로는 하기 화학식 2에 개시되어 있다(올리고머(2)로 표시됨).Water soluble conjugated oligomers can also be used as polycation chromophores. Examples of the water-soluble cation-emitting conjugated oligomers having iodide counterions are disclosed in Formula 2 below (represented by oligomer (2)).

비록 더 작은 올리고머(2)는 고분자량 폴리머의 큰 신호 증폭 특성을 나타내지는 않지만, 작은 분자는 구조 특성 관계를 해리해석(deconvolute)하는데는 유용하며, 폴리머에서 발견되는 고유 다분산성(polydispersity) 및 배치 대 배치 변수(batch-to-batch variation)를 결정하는 것이 어렵다. 또한, 수성 매질 중에, 올리고머(예컨대, 화학식 2)는 이들의 중합성 대응물보다 더 가용성이며, 올리고머(2)에 있어서 소수성 반응은 폴리머 구조에서 보다 중요성이 떨어질 것으로 예측된다. 그러므로 올리고머의 조립체가 특정 적용에 있어서 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 유기 용매[예컨대, 수용성 유기 용매(가령, 에탄올)]를 첨가하여 배경 C* 방출을 감소시킬 수 있다. 유기 용매의 존재로 소수성 반응을 감소시키고, 배경 C* 방출을 감소시킬 수 있다.Although smaller oligomers 2 do not exhibit the large signal amplification properties of high molecular weight polymers, small molecules are useful for deconvolute structural property relationships, and inherent polydispersity and placement found in polymers. It is difficult to determine batch-to-batch variation. In addition, in aqueous media, oligomers (eg, formula (2)) are more soluble than their polymeric counterparts, and hydrophobic reactions in the oligomer (2) are expected to be of less importance in the polymer structure. It may therefore be desirable to use assemblies of oligomers in certain applications. Organic solvents (eg, water soluble organic solvents such as ethanol) may be added to reduce background C * release. The presence of organic solvents can reduce hydrophobic reactions and reduce background C * release.

센서 폴리뉴클레오티드(sensor polynucleotide)Sensor polynucleotide

센서 폴리뉴클레오티드는 음이온성이고, 분석될 표적 폴리뉴클레오티드에 대해 상보성을 제공하며, 선정된 서열을 갖는다. 상기 센서 폴리뉴클레오티드는 분지쇄형, 다중결합(multimeric) 또는 고리형일 수 있지만, 그러나 전형적으로 직쇄형이며, 비자연적(nonnatural) 염기를 포함할 수 있다. 센서 폴리뉴클레오티드가 목적하는 염기 서열로 제조될 수 있다. 신호표시 발색단을 센서 폴리뉴클레오티드에 부착시키는 화학적 방법이 잘 알려져 있다.23 발색단에 콘쥬게이트된 구조를 포함하는 특이적 센서 폴리뉴클레오티드 구조는 시판품 또는 화학적으로 합성된 것을 사용하여 제조될 수 있다.Sensor polynucleotides are anionic, provide complementarity to target polynucleotides to be analyzed and have a selected sequence. The sensor polynucleotides may be branched, multimeric, or cyclic, but are typically straight chain and may include nonnatural bases. Sensor polynucleotides can be prepared with the desired base sequence. Chemical methods for attaching signaling chromophores to sensor polynucleotides are well known. Specific sensor polynucleotide structures, including structures conjugated to 23 chromophores, can be prepared using commercially available or chemically synthesized ones.

신호표시 발색단(signaling chromophore)Signaling chromophore

상기에 기술된 본 발명에서 유용한 발색단은 적당한 용액에서 다중양이온 다발색단으로부터 에너지를 흡수할 수 있고, 광을 방출할 수 있는 물질을 포함한다. 멀티플렉싱 분석을 위해, 수 개의 다른 신호표시 발색단은 검출가능한 다른 방출 스펙트럼으로 사용될 수 있다. 발색단은 루모포어(lumophore) 또는 형광단(fluorophore)일 수 있다. 전형적인 형광단으로는 형광 염료, 반도체 나노결정, 란타니드 킬레이트, 폴리뉴클레오티드-특이적 염료 및 녹색 형광 단백질을 포함한다.Chromophores useful in the present invention described above include materials capable of absorbing energy and emitting light from polycation chromophores in a suitable solution. For multiplexing analysis, several different signaling chromophores can be used with different detectable emission spectra. Chromophores can be lumophores or fluorophores. Typical fluorophores include fluorescent dyes, semiconductor nanocrystals, lanthanide chelates, polynucleotide-specific dyes and green fluorescent proteins.

형광 염료의 예로는 플루오레세인(fluorescein), 6-FAM, 로다민, 텍사스 레드(Texas Red), 테트라메틸로다민, 카르복시로다민, 카르복시로다민 6G, 카르복시로돌, 카르복시로다민 110, 캐스케이드 블루(Cascade Blue), 캐스케이드 옐로우(Cascade Yellow), 코마린, Cy2(상표명), Cy3(상표명), Cy3.5(상표명), Cy5(상표명), Cy5.5(상표명), Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, JOE(6-카르복시-4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인), NED, ROX(5-(및-6)-카르복시-X-로다민), HEX, 루시퍼 옐로우(Lucifer Yellow), 마리나 블루(Marina Blue), 오레곤 그린(Oregon Green) 488, 오레곤 그린(Oregon Green) 500, 오레곤 그린(Oregon Green) 514, 알렉사 플로어(Alexa Fluor, 상표명) 350, 알렉사 플로어(상표명) 430, 알렉사 플로어(상표명) 488, 알렉사 플로어(상표명) 532, 알렉사 플로어(상표명) 546, 알렉사 플로어(상표명) 568, 알렉사 플로어(상표명) 594, 알렉사 플로어(상표명) 633, 알렉사 플로어(상표명) 647, 알렉사 플로어(상표명) 660, 알렉사 플로어(상표명) 680, 7-아미노-4-메틸코마린-3-아세트산, 보디피(BODIPY, 상표명) FL, 보디피(상표명) FL-Br2, 보디피(상표명) 530/550, 보디피(상표명) 558/568, 보디피(상표명) 564/570, 보디피(상표명) 576/589, 보디피(상표명) 581/591, 보디피(상표명) 630/650, 보디피(상표명) 650/665, 보디피(상표명) R6G, 보디피(상표명) TMR, 보디피(상표명) TR, 이의 콘쥬게이트화물, 이들의 배합물을 포함한다. 란타니드 킬레이트의 예로는 유로퓸(europium) 킬레이트, 테르븀(terbium) 킬레이트 및 사마륨(samarium) 킬레이트를 포함한다.Examples of fluorescent dyes include fluorescein, 6-FAM, rhodamine, Texas red, tetramethyltamine, carboxyrodamine, carboxyrodamine 6G, carboxylodol, carboxyrodamine 110, cascade Cascade Blue, Cascade Yellow, Komarin, Cy2 (R), Cy3 (R), Cy3.5 (R), Cy5 (R), Cy5.5 (R), Cy-Chrome, Pico Erythrin, PerCP (ferridinine chlorophyll-a protein), PerCP-Cy5.5, JOE (6-carboxy-4 ', 5'-dichloro-2', 7'-dimethoxyfluorescein), NED, ROX ( 5- (and-6) -carboxy-X-rhodamine), HEX, Lucifer Yellow, Marina Blue, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green (Oregon Green) 514, Alexa Fluor (trade name) 350, Alexa Floor (trade name) 430, Alexa Floor (trade name) 488, Alexa floor (trade name) 532, Alexa floor (trade name) 546, Alexa Floor (trade name) 568, Alexa floor (trade name) 594, Alexa floor (trade name) 633, Alexa floor (trade name) 647, Alexa floor (trade name) 660, Alexa floor (trade name) 680, 7-amino-4-methylcomarin -3-acetic acid, Bodypie (BODIPY, brand name) FL, Bodypie (trade name) FL-Br 2 , Bodypie (trade name) 530/550, Bodypie (trade name) 558/568, Bodypie (trade name) 564/570 , Bodypie (trade name) 576/589, Bodypie (trade name) 581/591, Bodypie (trade name) 630/650, Bodypie (trade name) 650/665, Bodypie (trade name) R6G, Bodypie (trade name) TMR , Bodypie TR, conjugated products thereof, and combinations thereof. Examples of lanthanide chelates include europium chelates, terbium chelates, and samarium chelates.

다양한 형광 반도체 나노결정(SCNC)이 당분야에 공지되어 있으며; 반도체 나노결정을 제조 및 사용하는 방법이 발명자인 Bawendi 등의 PCT 공개 제WO99/26299호(1999년 5월 27일 공개), Weiss 등의 USPN 5,990,479(1999년 11월 23일 등록) 및 Bruchez 등의 Science 281:2013(1998년)에 개시되어 있다. 반도체 나노결정이 잘 정의된 피크 방출 파장으로 매우 좁은 방출 밴드로 수득되어, 선택적으로 다른 비(非)-SCNC 타입 신호표시 발색단과 배합하는, 같은 분석에서 신호표시 발색단으로 많은 다른 SCNC를 사용하게 된다.Various fluorescent semiconductor nanocrystals (SCNCs) are known in the art; Methods for making and using semiconductor nanocrystals are disclosed in PCT Publication No. WO99 / 26299 (published May 27, 1999) by Bawendi et al., USPN 5,990,479 (registered November 23, 1999) by Weiss et al. And Bruchez et al. Science 281: 2013 (1998). Semiconductor nanocrystals are obtained with very narrow emission bands with well-defined peak emission wavelengths, allowing many different SCNCs to be used as signal chromophores in the same assay, optionally combining with other non-SCNC type signaling chromophores. .

전형적인 폴리뉴클레오티드-특이적 염료는 아크리딘 오렌지, 아크리딘 동종이량체(homodimer), 악티노마이신 D, 7-아미노악티노마이신 D(7-AAD), 9-아미노-6-클로로-2-메톡시아크리딘(ACMA), BOBO(상표명)-1 요오드화물(462/481), BOBO(상표명)-3 요오드화물(570/602), BO-PRO(상표명)-1 요오드화물(462/481), BO-PRO(상표명)-3 요오드화물(575/599), 4',6-디아미디노-2-페닐인돌, 디히드로클로라이드(DAPI), 4',6-디아미디노-2-페닐인돌, 디히드로클로라이드(DAPI), 4',6-디아미디노-2-페닐인돌, 디락테이트(DAPI, 디락테이트), 디히드로에티듐(히드로에티딘), 디히드로에티듐(히드로에티딘), 디히드로에티듐(히드로에티딘), 에티듐 브롬화물, 에티듐 디아지드 염화물, 에티듐 동종이량체-1(EthD-1), 에티듐 동종이량체-2(EthD-2), 에티듐 모노아지드 브롬화물(EMA), 헥시듐 요오드화물, Hoechst 33258, Hoechst 33342, Hoechst 34580, Hoechst S769121, 히드록시스틸바미딘, 메탄설포네이트, JOJO(상표명)-1 요오드화물(529/545), JO-PRO(상표명)-1 요오드화물(530/546), LOLO(상표명)-1 요오드화물(565/579), LO-PRO(상표명)-1 요오드화물(567/580), NeuroTrace(상표명) 435/455, NeuroTrace(상표명) 500/525, NeuroTrace(상표명) 515/535, NeuroTrace(상표명) 530/615, NeuroTrace(상표명) 640/660, OliGreen, PicoGreen(상표명) ssDNA, PicoGreen(상표명) dsDNA, POPO(상표명)-1 요오드화물(434/456), POPO(상표명)-3 요오드화물(534/570), PO-PRO(상표명)-1 요오드화물(435/455), PO-PRO(상표명)-3 요오드화물(539/567), 프로피듐 요오드화물, RiboGreen(상표명), SlowFade(상표명), SlowFade(상표명) Light, SYBR(상표명) Green I, SYBR(상표명) Green II, SYBR(상표명) Gold, SYBR(상표명) 101, SYBR(상표명) 102, SYBR(상표명) 103, SYBR(상표명) DX, TO-PRO(상표명)-1, TO-PRO(상표명)-3, TO-PRO(상표명)-5, TOTO(상표명)-1, TOTO(상표명)-3, YO-PRO(상표명)-1(옥사졸 옐로우), YO-PRO(상표명)-3, YOYO(상표명)-1, YOYO(상표명)-3, TO, SYTOX(상표명) Blue, SYTOX(상표명) Green, SYTOX(상표명) Orange, SYTO(상표명) 9, SYTO(상표명) BC, SYTO(상표명) 40, SYTO(상표명) 41, SYTO(상표명) 42, SYTO(상표명) 43, SYTO(상표명) 44, SYTO(상표명) 45, SYTO(상표명) Blue, SYTO(상표명) 11, SYTO(상표명) 12, SYTO(상표명) 13, SYTO(상표명) 14, SYTO(상표명) 15, SYTO(상표명) 16, SYTO(상표명) 20, SYTO(상표명) 21, SYTO(상표명) 22, SYTO(상표명) 23, SYTO(상표명) 24, SYTO(상표명) 25, SYTO(상표명) Green, SYTO(상표명) 80, SYTO(상표명) 81, SYTO(상표명) 82, SYTO(상표명) 83, SYTO(상표명) 84, SYTO(상표명) 85, SYTO(상표명) Orange, SYTO(상표명) 17, SYTO(상표명) 59, SYTO(상표명) 60, SYTO(상표명) 61, SYTO(상표명) 62, SYTO(상표명) 63, SYTO(상표명) 64, SYTO(상표명) Red, 네트롭신, 디스타마이신, 아크리딘 오렌지, 3,4-벤조피렌, 티아졸 오렌지, TOMEHE, 다우노마이신, 아크리딘, 펜틸-TOTAB 및 부틸-TOTIN을 포함한다. 비대칭 시아닌 염료가 폴리뉴클레오티드-특이적 염료로 사용될 수 있다. 기타 관심있는 염료는 Geierstanger, B.H. and Wemmer, D.E., Annu. Rev. Vioshys. Biomol. Struct. 1995, 24, 463-493, by Larson, C.J. and Verdine, G.L., Bioorganic Chemistry: Nucleic Acids, Hecht, S.M., Ed., Oxford University Press: New York, 1996; pp 324-346, and by Glumoff, T. and Goldman, A. Nucleic Acids in Chemistry and Biology, 2nd ed., Blackburn, G.M. and Gait, M.J., Eds., Oxford University Press: Oxford, 1996, pp375-441에 기재된 것들을 포함한다. 폴리뉴클레오티드-특이적 염료는 삽입용 염료일 수 있으며, 이중-가닥 폴리뉴클레오티드에 특이적일 수 있다. 기타 염료와 형광단은 www.probes.com(Molecular Probes, Inc.)에 기재되어 있다.Typical polynucleotide-specific dyes are acridine orange, acridine homodimer, actinomycin D, 7-aminoactinomycin D (7-AAD), 9-amino-6-chloro-2 -Methoxyacridine (ACMA), BOBO (trade name) -1 iodide (462/481), BOBO (trade name) -3 iodide (570/602), BO-PRO (trade name) -1 iodide (462 / 481), BO-PRO ™ -3 Iodide (575/599), 4 ', 6-Diamidino-2-phenylindole, Dihydrochloride (DAPI), 4', 6-Diamidino-2 -Phenylindole, dihydrochloride (DAPI), 4 ', 6-diamidino-2-phenylindole, dilactate (DAPI, dilactate), dihydroethidium (hydroetitidine), dihydroethdium (hydro Etidine), dihydroethidium (hydroetitidine), ethidium bromide, ethidium diazide chloride, ethidium homodimer-1 (EthD-1), ethidium homodimer-2 (EthD-2) , Ethidium monoazide bromide (EMA), hexydium iodide, Hoechst 33258, Hoechst 333 42, Hoechst 34580, Hoechst S769121, hydroxysteelbamidine, methanesulfonate, JOJO®-1 iodide (529/545), JO-PRO®-1 iodide (530/546), LOLO ( Trademark name-1 Iodine (565/579), LO-PRO (trade name) -1 Iodine (567/580), NeuroTrace (trade name) 435/455, NeuroTrace (trade name) 500/525, NeuroTrace (trade name) 515 / 535, NeuroTrace (R) 530/615, NeuroTrace (R) 640/660, OliGreen, PicoGreen (R) ssDNA, PicoGreen (R) dsDNA, POPO (R) (1) Iodine (434/456), POPO (R) -3 Iodide (534/570), PO-PRO (trade name) -1 Iodide (435/455), PO-PRO (trade name) -3 Iodide (539/567), propidium iodide, RiboGreen (trade name) ), SlowFade (trade name), SlowFade (trade name) Light , SYBR (trade name) Green I, SYBR (trade name) Green II, SYBR (trade name) Gold, SYBR (trade name) 101, SYBR (trade name) 102, SYBR (trade name) 103 , SYBR (trade name) DX, TO-PRO (trade name) -1, TO-PRO (trade name) -3, TO-PRO (trade name) -5, TOTO (trademark) Name) -1, TOTO (trade name) -3, YO-PRO (trade name) -1 (oxazole yellow), YO-PRO (trade name) -3, YOYO (trade name) -1, YOYO (trade name) -3, TO , SYTOX (trade name) Blue, SYTOX (trade name) Green, SYTOX (trade name) Orange, SYTO (trade name) 9, SYTO (trade name) BC, SYTO (trade name) 40, SYTO (trade name) 41, SYTO (trade name) 42, SYTO (Trade name) 43, SYTO (trade name) 44, SYTO (trade name) 45, SYTO (trade name) Blue, SYTO (trade name) 11, SYTO (trade name) 12, SYTO (trade name) 13, SYTO (trade name) 14, SYTO (trade name) ) 15, SYTO (trade name) 16, SYTO (trade name) 20, SYTO (trade name) 21, SYTO (trade name) 22, SYTO (trade name) 23, SYTO (trade name) 24, SYTO (trade name) 25, SYTO (trade name) Green , SYTO (trade name) 80, SYTO (trade name) 81, SYTO (trade name) 82, SYTO (trade name) 83, SYTO (trade name) 84, SYTO (trade name) 85, SYTO (trade name) Orange, SYTO (trade name) 17, SYTO (Trade name) 59, SYTO (trade name) 60, SYTO (trade name) 61, SYTO (trade name) 62, SYTO (trade name) 63, SYTO (trade name) 64, SYTO (trade name) Red, netropsin, distamycin, acri Include orange, 3,4-benzopyrene, thiazole orange, TOMEHE, daunomycin, acridine, pentyl -TOTAB and butyl -TOTIN. Asymmetric cyanine dyes can be used as polynucleotide-specific dyes. Other dyes of interest are Geierstanger, BH and Wemmer, DE, Annu. Rev. Vioshys. Biomol. Struct. 1995, 24, 463-493, by Larson, CJ and Verdine, GL, Bioorganic Chemistry: Nucleic Acids, Hecht, SM, Ed., Oxford University Press: New York, 1996; pp 324-346, and by Glumoff, T. and Goldman, A. Nucleic Acids in Chemistry and Biology, 2 nd ed., Blackburn, GM and Gait, MJ, Eds., Oxford University Press: Oxford, 1996, pp375-441 It includes those described in. The polynucleotide-specific dyes can be insertion dyes and can be specific for double-stranded polynucleotides. Other dyes and fluorophores are described at www.probes.com (Molecular Probes, Inc.).

"녹색 형광 단백질(green fluorescent protein)"이라는 것은 네이티브 애쿼리아(Aequorea) 녹색 형광 단백질과 변경된 형광 특성을 나타내는 것으로 인식되는 변이된 버젼을 나타내며, 변경된 여기 및 최대 방출을 포함하고, 다른 형태의 여기 및 방출 스펙트럼을 포함한다(Delagrave, S. et al.(1995) Bio/Technology 13:151-154; Heim, R. et al. (1994) Proc, Natl. Acad. Sci. USA 91:12501-12504; Heim, R. et al.(1995) Nature 373:663-664). Delgrave 등은 적색-전이 여기 스펙트럼을 갖는 클론된 에쿼리아 빅토리아(Aequorea victoria) GFP의 변이체를 분리하였다. Bio/Technology 13:151-154(1995), Heim R. 등은 청색 형광을 갖는 변이체(Tyr 66 to His)를 보고하였다(Proc. Natl. Acad. Sci.(1994) USA 91:12501-12504).The term "green fluorescent protein" refers to a native version of the Aequorea green fluorescent protein and a mutated version that is recognized to exhibit altered fluorescence properties, including altered excitation and maximal emission, and other forms of excitation. And emission spectra (Delagrave, S. et al. (1995) Bio / Technology 13: 151-154; Heim, R. et al. (1994) Proc, Natl. Acad. Sci. USA 91: 12501-12504 Heim, R. et al. (1995) Nature 373: 663-664). Delgrave et al. Isolated variants of cloned Aequorea victoria GFP with red-transition excitation spectra. Bio / Technology 13: 151-154 (1995), Heim R. et al. Reported variants with blue fluorescence (Tyr 66 to His) (Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) USA 91: 12501-12504). .

1개의 변형예에서, 또 다른 분석 성분 및/또는 기재에 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있는 제2 신호표시 발색단은 초기 신호표시 발색단으로부터 에너지를 수용하기 위해 사용된다. 특정 응용에서, 상기는 현저한 추가 선택성을 제공될 수 있다. 예를 들어, 폴리뉴클레오티드-특이적 염료는 초기 또는 제2 신호표시 발색단으로서 사용될 수 있으며, 이중-가닥 서열에 특이적일 수 있다. 그 다음에 에너지는 여기된 양이온 다발색단으로부터 초기 신호표시 발색단에 이동될 수 있으며, 그 이후에 표적에 선택성이 있는 전체 포맷에서 제2 신호표시 발색단에 에너지가 이동된다. 신호표시 발색단의 상기 캐스케이드는 원칙적으로 적절한 흡수 및 방출 프로파일을 갖는 임의의 다수의 신호표시 발색단을 사용하기 위해서 확장될 수 있다. 본 변형예의 하나의 실시양태에서, 이중-가닥 폴리뉴클레오티드에 특이적인 삽입용 염료는 제2 신호표시 발색단으로서 사용하며, 제2 신호표시 발색단에 에너지를 이동시킬 수 있는 초기 신호표시 발색단은 센서 폴리뉴클레오티드에 콘쥬게이트된다. 삽입용 염료는 검출 착체에 모이기 이전에 센서와 표적 폴리뉴클레오티드를 하이브리드화하는 첨가된 선택적 요건을 제공한다. 표적의 존재하에, 이중체(duplex)가 형성되고, 염료가 모이며, 다발색단의 여기로 제2 신호표시 발색단으로부터 신호전달이 유도된다. In one variation, a second signaling chromophore, which may be attached directly or indirectly to another assay component and / or substrate, is used to receive energy from the initial signaling chromophore. In certain applications, this may provide significant additional selectivity. For example, polynucleotide-specific dyes can be used as initial or second signaling chromophores and can be specific for double-stranded sequences. The energy can then be transferred from the excited cation chromophore to the initial signaling chromophore, after which the energy is transferred to the second signaling chromophore in the overall format selectable to the target. The cascade of signaling chromophores can in principle be extended to use any of a number of signaling chromophores with appropriate absorption and emission profiles. In one embodiment of this variant, the insertion dye specific for the double-stranded polynucleotide is used as a second signaling chromophore, and the initial signaling chromophore capable of transferring energy to the second signaling chromophore is a sensor polynucleotide. Is conjugated to. Insertion dyes provide an additional optional requirement to hybridize the sensor and the target polynucleotide prior to gathering in the detection complex. In the presence of the target, duplexes are formed, dyes are collected, and signaling from the second signaling chromophore is induced by excitation of the chromophore.

기질(substrate)Substrate

본 명세서에서 기술된 방법은 다양한 형태의 기질 상에서 실시될 수 있다. 기질은 넓은 범위의 물질인, 생물학적, 비생물학적, 유기적, 무기적 또는 이들의 조합 형태의 물질을 포함할 수 있다. 예를들면 기질은 중합성 랭뮤어 블로젯(Langmuir Blodgett) 필름, 관능화된 유리, Si, Ge, GaAs, GaP, SiO2, SiN4, 변형된 실리콘, 겔 또는 폴리머의 다양한 것으로 가령 (폴리)테트라플루오로에틸렌, (폴리)비닐리덴디플로오라이드, 폴리스티렌, 가교된 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리(락티드 코글리콜라이드), 폴리무수물, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트), 폴리실록산, 중합성 실리카, 라텍스, 덱스트란 폴리머, 에폭시, 폴리카르보네이트, 아가로스, 폴리(아크릴아미드) 또는 이들의 배합물을 포함한다. 실행(conducting) 폴리머 및 광전도성 물질을 사용할 수 있다.The methods described herein can be carried out on various types of substrates. The substrate may comprise a broad range of materials, biological, abiotic, organic, inorganic or a combination thereof. For example, the substrate may be a variety of polymerizable Langmuir Blodgett films, functionalized glass, Si, Ge, GaAs, GaP, SiO 2 , SiN 4 , modified silicon, gels or polymers such as (poly) Tetrafluoroethylene, (poly) vinylidenedifluoride, polystyrene, crosslinked polystyrene, polyacrylic, polylactic acid, polyglycolic acid, poly (lactide coglycolide), polyanhydride, poly (methyl methacrylate) , Poly (ethylene-co-vinyl acetate), polysiloxane, polymerizable silica, latex, dextran polymer, epoxy, polycarbonate, agarose, poly (acrylamide) or combinations thereof. Conducting polymers and photoconductive materials can be used.

기질은 평면의 결정성 물질로 가령 실리카계 물질(예를들면 유리, 석영 등), 또는 반도체 및 마이크로프로세서 산업에 사용되는 결정성 물질, 가령 실리콘, 갈륨 비소화물, 인듐 도핑된(doped) GaN 등이 있고, 반도체 나노결정을 포함한다.Substrates are planar crystalline materials such as silica based materials (eg glass, quartz, etc.), or crystalline materials used in the semiconductor and microprocessor industries, such as silicon, gallium arsenide, indium doped GaN, etc. This includes semiconductor nanocrystals.

기질은 광다이오드, 광전(optoelectronic) 센서로, 가령 광전 반도체 칩 또는 광전 박막 반도체, 또는 바이오칩(biochip)의 형태로 취할 수 있다. 기질상에 개개의 센서 폴리뉴클레오티드(들)의 위치(들)가 어드레싱가능(addressable)할 수 있고; 이는 고밀도 포멧으로 실시할 수 있고, 위치는 마이크로어드레싱 가능(microaddressable)하거나 또는 나노어드레싱 가능(nanoaddressable)할 수 있다.The substrate may take the form of a photodiode, an optoelectronic sensor, for example in the form of an optoelectronic semiconductor chip or an optoelectronic thin film semiconductor, or a biochip. The position (s) of the individual sensor polynucleotide (s) on the substrate may be addressable; This may be done in a high density format and the location may be microaddressable or nanoaddressable.

실리카 에어로겔(aerogel)은 또한 기질로서 사용될 수 있고, 당분야에 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 에어로겔 기질은 자유 스탠딩 기질(free standing substrate) 또는 다른 기질 물질에 대한 표면 코팅제로서 사용될 수 있다.Silica aerogels can also be used as substrates and prepared by methods known in the art. Airgel substrates can be used as surface coatings for free standing substrates or other substrate materials.

기질은 어떠한 형태도 가능하며, 전형적으로 평판형, 슬라이드형, 비드형, 펠렛형, 디스크형, 입자형, 미세입자형, 나노입자형, 스트랜드형, 침전형, 선택적으로 다공성 겔형, 시트형, 튜브형, 구형(sphere), 컨테이너형, 모세관형, 패드형, 슬라이스형, 필름형, 칩형, 멀티웰 플레이트형 또는 디쉬형, 광섬유형 등일 수 있다. 기질은 견고하거나 또는 반견고한 형태일 수 있다. 기질은 상승된 또는 하강된 영역을 포함할 수 있으며, 상기 영역에 센서 폴리뉴클레오티드 또는 기타 분석 성분이 위치한다. 상기 기질의 표면이 공지된 기술에 의해서 부식되어 목적하는 표면 특성(예컨대 트렌치, V-홈, 메사 구조 등)을 제공한다.Substrates can be in any form and are typically flat, slide, bead, pellet, disk, particle, microparticle, nanoparticle, strand, precipitate, optionally porous gel, sheet, tubular , Sphere, container, capillary, pad, slice, film, chip, multiwell plate or dish, optical fiber, and the like. The substrate may be in a solid or semi-solid form. The substrate may comprise raised or lowered regions in which sensor polynucleotides or other analytical components are located. The surface of the substrate is corroded by known techniques to provide the desired surface properties (eg trenches, V-grooves, mesa structures, etc.).

기질 표면은 기질과 동일한 물질로 이루어지거나 또는 다른 물질로 이루어질 수 있으며, 화학적 수단 또는 물리적 수단에 의해서 기질에 결합될 수 있다. 상기 결합된 표면은 다양한 물질로, 예를들면 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리사카라이드, 실리카 또는 실리카계 물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 멤브레인(membrane), 또는 상기 기질 물질들 중 어느 것으로 이루어질 수 있다. 상기 표면은 선택적으로 투명할 수 있고, 표면 Si-OH 관능성, 예컨대 실리카 표면상에서 발견되는 것을 가질 수 있다.The substrate surface may be made of the same material as the substrate or may be made of another material and may be bonded to the substrate by chemical or physical means. The bonded surface may be made of a variety of materials, for example polymers, plastics, resins, polysaccharides, silica or silica based materials, carbon, metals, inorganic glasses, membranes, or any of the substrate materials. have. The surface may optionally be transparent and may have surface Si—OH functionality such as that found on the silica surface.

상기 기질 및/또는 이의 선택적 표면이 선택되어 사용되는 합성 및/또는 검출 방법에서 적당한 광학 특성을 제공한다. 기질 및/또는 표면은 투명하여 다수의 방향으로부터 적용되는 광에 의해서 기질을 노출시킬 수 있다. 기질 및/또는 표면은 반사성 "거울(mirror)" 구조를 가질 수 있어서 광의 회수율을 증가시킬 수 있다.The substrate and / or its optional surface is selected to provide suitable optical properties in the synthesis and / or detection method used. The substrate and / or surface may be transparent to expose the substrate by light applied from multiple directions. The substrate and / or surface may have a reflective “mirror” structure to increase the recovery of light.

기질 및/또는 이의 표면은 사용 중 노출되어야 하는 조건에 일반적으로 저항하며, 저항하도록 처리되고, 상기 조건에 노출된 후 임의의 내성 물질을 제거하기 위해 선택적으로 처리될 수 있다.The substrate and / or its surface is generally resistant to, and treated to, the conditions that should be exposed during use, and may optionally be treated to remove any resistant material after exposure to the conditions.

센서 폴리뉴클레오티드는 임의의 적당한 방법, 예를 들어 미국 특허 제5,143,854호, PCT 공보 No. WO 92/10092, 미국 특허 출원 Ser. No. 07/624,120(1990년 12월 6일 출원, 현재 포기됨), Fodor et al., Science, 251: 767-777(1991), 및 PCT 공보 No. WO 90/15070)에 기재되어 있는 방법에 의해 기질에 부착되거나 또는 제조될 수 있다. 기계적으로 합성하는 방법을 사용하여 상기 배열을 합성하는 기술은 예를 들어 PCT 공보 No. WO 93/09668과 미국 특허 No. 5,384,261에 기재되어 있다.Sensor polynucleotides may be prepared by any suitable method, for example US Pat. No. 5,143,854, PCT Publication No. WO 92/10092, US patent application Ser. No. 07 / 624,120 (filed Dec. 6, 1990, now abandoned), Fodor et al., Science, 251: 767-777 (1991), and PCT Publication No. It can be attached to or prepared on a substrate by the method described in WO 90/15070. Techniques for synthesizing the arrays using a mechanical synthesis method are described, for example, in PCT Publication No. WO 93/09668 and US patent no. 5,384,261.

또한 추가의 기술은 PCT 출원 No. PCT/US93/04145에 기재된 방법과 같은 기술을 기본으로 하는 비드(bead)와 미국 특허 No. 5,288,514에 기재된 방법과 같은 방법을 기본으로 하는 핀(pin)을 포함한다.Further techniques are also described in PCT Application No. Beads based on the same techniques as those described in PCT / US93 / 04145 and US Pat. Pins based on methods such as those described in 5,288,514.

기질에 센서 폴리뉴클레오티드를 부착할 수 있는 추가의 유동 채널(flow channel) 또는 스폿팅 방법(spotting method)은 미국 특허 출원 Ser. No. 07/980,523(1992년 11월 20일 출원) 및 미국 특허 No. 5,384,261에 기재되어 있다. 시약은 (1) 미리 규정된 구역에 규정된 채널내에서 유동화하거나, 또는 (2) 미리 규정된 구역상에 "스폿팅(spotting)"에 의해서 기질에 운반된다. (용매의 특성에 따라 다른) 친수성 또는 소수성 코팅제와 같은 보호 코팅제는 다른 구역내 반응물 용액에 의해 습윤을 촉진시키는 물질과 때로는 배합하여, 보호되는 기질의 부분 상에 사용될 수 있다. 상기 방법에서, 유동화 용액은 추가로 이들의 표시되는 유동 경로 밖으로 통과하는 것을 방지한다.Additional flow channels or spotting methods that can attach sensor polynucleotides to a substrate are described in US patent application Ser. No. 07 / 980,523 filed November 20, 1992 and US Patent No. 5,384,261. The reagent is conveyed to the substrate by (1) fluidization in a channel defined in a predefined zone, or (2) "spotting" on a predefined zone. Protective coatings, such as hydrophilic or hydrophobic coatings (depending on the nature of the solvent) may sometimes be used on the portion of the substrate to be protected, in combination with a substance that promotes wetting by reactant solutions in other zones. In this method, the fluidizing solution further prevents passing out of their indicated flow path.

통상적인 디스펜서(dispenser)는 선택적으로 로봇으로 조절되는 미세파이펫, 잉크-젯 프린터, 일련의 튜브, 매니폴드(manifold), 파이펫 배열 등을 포함하여, 다양한 시약을 순서대로 또는 동시에 반응 구역으로 송달할 수 있다.Conventional dispensers include optionally controlled robotically controlled micropipettes, ink-jet printers, series of tubes, manifolds, pipette arrays, and the like, with various reagents in sequence or simultaneously to the reaction zone. Can serve.

발색단의 여기 및 검출Excitation and Detection of Chromophores

다중양이온 다발색단을 여기할 수 있고, 검출되는 방출 파장(들) 보다 짧은 파장을 제공하는 임의의 기구를 여기용으로 사용할 수 있다. 여기 광원은 신호표시 발색단을 직접적으로 크게 여기하지 않는 것이 바람직하다. 광원은: 적당한 필터와 중수소(deuterium) 램프와 같은 광대역 UV 광원, 목적하는 파장을 추출하기 위해 단색화 장치(monochromator)를 통과시킨 후의 제논(xenon) 램프 또는 중수소 램프와 같은 백색 광원의 출력, 연속 파장(cw) 가스 레이저, 고형 상태 다이오드(diode) 레이저, 또는 임의의 펄스된 레이저일 수 있다. 신호표시 발색단에서 방출된 광은 임의의 적당한 장치 또는 기술로 검출할 수 있으며; 여러가지 적합한 접근법이 당업에 공지되어 있다. 예를 들어, 형광측정기(fluorometer) 또는 분광광도계(spectrophotometer)를 다발색단의 여기에 의해 신호표시 발색단의 파장 특성의 광을 시험 샘플이 방출하는 지의 여부를 검출하기 위해 사용할 수 있다.Any instrument that can excite a polycation chromophore and provide a wavelength shorter than the emission wavelength (s) to be detected can be used for the excitation. The excitation light source preferably does not directly excite the signal chromophore directly. The light source is: broadband UV light source such as a suitable filter and deuterium lamp, output of a white light source such as xenon lamp or deuterium lamp after passing monochromator to extract desired wavelength, continuous wavelength (cw) gas laser, solid state diode laser, or any pulsed laser. The light emitted from the signal chromophore can be detected by any suitable device or technique; Several suitable approaches are known in the art. For example, a fluorometer or spectrophotometer can be used to detect whether the test sample emits light of the wavelength characteristic of the signal chromophore by excitation of the chromophore.

키트(kit)Kit

본 발명의 방법을 수행하기에 적합한 시약을 포함하는 키트도 또한 제공된다. 하나의 실시양태에서, 키트는 원하는 표적 폴리뉴클레오티드와 다중양이온 다발생단에 상보적인 단일-가닥 센서 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 센서 폴리뉴클레오티드는 신호표시 발색단에 콘쥬게이트된다. 샘플 중에 표적 폴리뉴클레오티드가 존재하면, 센서 폴리뉴클레오티드는 표적에 하이브리드화되고, 결과적으로 신호표시 발색단으로부터의 에너지 방출의 증가가 검출될 수 있다.Kits are also provided comprising reagents suitable for carrying out the methods of the invention. In one embodiment, the kit comprises a single-stranded sensor polynucleotide complementary to the desired target polynucleotide and the polycation polyorganism. Sensor polynucleotides are conjugated to signal chromophores. If a target polynucleotide is present in the sample, the sensor polynucleotide hybridizes to the target, and consequently an increase in energy release from the signaling chromophore can be detected.

키트의 성분들을 하나의 하우징(housing)안에 보유되어 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위해 키트를 사용하기 위한 설명서가 하우징과 제공될 수 있으며, 임의의 고정된 매질내 제공될 수 있다. 설명서는 하우징안에 위치하거나 또는 하우징 밖에 위치할 수 있으며, 설명서를 판독하기 쉽게 제공하기 위해 하우징을 형성하는 임의의 표면의 내부 또는 외부상에 인쇄시킬 수 있다. 키트는 대응하는 상이한 표적 폴리뉴클레오티드에 하이브리드화될 수 있는 1개 이상의 상이한 센서 폴리뉴클레오티드가 다수 포함된 멀티플렉스 형태일 수 있다.The components of the kit are held in one housing. Instructions for using the kit to perform the method of the present invention may be provided with the housing and may be provided in any fixed medium. The instructions may be located within or outside the housing and may be printed on the interior or exterior of any surface forming the housing to provide for easy reading. The kit may be in the form of a multiplex containing a plurality of one or more different sensor polynucleotides that can hybridize to corresponding different target polynucleotides.

하기 실시예는 본 발명을 사용하고 제조하는 방법을 완벽하게 설명하여 당업에 통상적인 지식을 가진 자에게 제공하였으며, 본 발명에 관련된 범주를 제한하는 것은 아니다. 사용된 수치(예를 들어 양, 온도 등)에 관해서는 정확하게 하려고 노력하였지만, 어느 정도의 실험적 오차 및 편차가 있다고 생각해야 한다. 한편 지적하지는 않았지만, 부(part)는 중량부(parts by weight)이며, 온도는 ℃이고, 압력은 대기압 또는 거의 대기압이며, 모든 재료는 시판품을 이용할 수 있다.The following examples provide a complete description of how to use and prepare the invention to those of ordinary skill in the art and do not limit the scope of the invention. Efforts have been made to ensure that the numerical values used (eg amounts, temperature, etc.) are accurate, but there should be some experimental error and deviation. On the other hand, although not indicated, parts are parts by weight, temperature is in degrees Celsius, pressure is at or near atmospheric, and all materials are commercially available.

실시예 1. FRET 계획의 규명.Example 1. Identification of FRET Scheme.

집광(light harvesting) 다발색단 시스템으로부터 신호표시 발색단(signaling chromophore)에 에너지 이동을 이용한 하이브리드화 시험은 요오드화물 짝이온과 함께, 양이온성 수용성 콘쥬게이트된 폴리머 폴리(9,9-비스(6'-N,N,N-트리메틸암모늄)-헥실)-플루오렌 페닐렌)인 폴리머(1)을 사용하여 설명하였다. 센서 폴리뉴클레오티드 서열은 5'-GTAAATGGTGTTAGGGTTGC-3'이며, 상기 서열은 5' 위치에 플루오레세인이 있으며, 탄저균(anthrax, Bacillus anthracis) 포자 캡슐화 플라즈미드(spore encapsulation plasmid)인 pX02에 상응하며, 올리고-C* 견본을 형성한다.24 폴리머와 신호표시 발색단의 흡수 및 방출 스펙트럼은 도 1에 나타내었다. 결과는 DNA와 플루오레세인의 흡착 사이에 폴리머(1)의 여기(excitation)용 광 윈도우(photo window)를 보여준다. 폴리머(1)을 직접 여기하면 도 1에 표시된 것과 같이 플루오레세인으로 에너지 이동(ET)이 이루어진다. 폴리머(1)의 방출과 플루오레세인의 흡광도 오버랩은 FRET를 확실하기 하기 위해서 선택하였다.25 ET의 양은 주개 방출(donor emission)에 대한 집적 받개(integrated acceptor)의 비율에 의해 평가할 수 있다.Hybridization tests using energy transfer from a light harvesting chromophore system to a signaling chromophore, together with an iodide counterion, cationic water soluble conjugated polymer poly (9,9-bis (6'-) N, N, N-trimethylammonium) -hexyl) -fluorene phenylene) to demonstrate using (1). The sensor polynucleotide sequence is 5'-GTAAATGGTGTTAGGGTTGC-3 ', which has a fluorescein at position 5' and corresponds to pX02, the spore encapsulation plasmid (anthrax, Bacillus anthracis ), and oligo- C * form the sample. Absorption and emission spectra of 24 polymers and signal chromophores are shown in FIG. The results show a photo window for the excitation of the polymer 1 between the adsorption of DNA and fluorescein. Direct excitation of the polymer (1) results in energy transfer (ET) to fluorescein as shown in FIG. The release of polymer (1) and the absorbance overlap of fluorescein were chosen to ensure FRET. The amount of 25 ET can be estimated by the ratio of integrated acceptor to donor emission.

실시예 2. 표적 폴리뉴클레오티드 존재하의 FRET 설명Example 2. FRET Description in the Presence of Target Polynucleotides

올리고-C* 프로브의 하이브리드화로 ET 비율의 변화가 유도된다. 센서 폴리뉴클레오티드([올리고-C*]=2.1×10-8 M)는 상보적인 20개의 염기쌍 서열인 5'-CATCTGTAAATCCAAGAGTAGCAACCCTAACACCATTTAC-3'를 포함하는 동일한 몰량의 40개의 염기쌍 가닥의 존재하에, 서열 5'-AAAATATTGTGTATCAAAATGTAAATGGTGTTAGGGTTGC-3'를 갖는 비(非)-상보적인 40개의 염기 가닥과 동일한 형태로 이의 Tm(58.4 ℃) 이하 2 ℃에서 어닐링(annealing)하였다. 생성된 플루오레센스의 직접 비교로 하이브리드된 DNA에 있어서 6 배 이상 보다 더 큰 ET 비율이 밝혀졌다. 도 2를 참조하라. 상기 광학적 차이가 10 mmol 구연산나트륨과 100 mmol 염화나트륨 완충액의 존재하에 관찰된다는 것이 또한 가장 중요하다. 완충액 이온은 반대 전하의 플루오레센스 퀸처(fluorescence quencher)와 CPs 사이의 정전기적 상호작용을 약화시키지만 하이브리드화를 촉진시키는 상보적인 DNA 가닥에 전하와 같은 것을 차단한다.26 표준 PMT가 장착된 제논 램프 형광광도계(fluorometer)를 사용하여 하이브리드된 DNA는 비(非)-하이브리드된 DNA에서 보다, [센서 폴리뉴클레오티드]=2.8×10-9 M에서 3 배 이상의 ET 비율을 제공한다.Hybridization of oligo-C * probes leads to changes in the ET ratio. The sensor polynucleotide ([oligo-C * ] = 2.1 × 10 −8 M) is SEQ ID NO: 5 'in the presence of the same molar amount of 40 base pair strands comprising the complementary 20 base pair sequence 5'-CATCTGTAAATCCAAGAGTAGCAACCCTAACACCATTTAC-3' The non-complementary 40 base strands with -AAAATATTGTGTATCAAAATGTAAATGGTGTTAGGGTTGC-3 'were annealed at their T m (58.4 ° C) up to 2 ° C in the same form. Direct comparison of the resulting fluorescens revealed an ET ratio greater than six times greater for hybridized DNA. See FIG. 2. It is also most important that the optical difference is observed in the presence of 10 mmol sodium citrate and 100 mmol sodium chloride buffer. Buffer ions weaken the electrostatic interaction between the fluorescence quencher of the opposite charge and the CPs, but block charges such as charges on complementary DNA strands that promote hybridization. The 26 standard PMT is using a fluorescent spectrophotometer equipped with a xenon lamp (fluorometer) is a hybrid DNA ratio (非) - a hybrid DNA in the look Sensor polynucleotide] = 2.8 × 10 -9 M at least three times the rate at ET to provide.

실시예 3. 에너지 이동의 최적화Example 3. Optimization of Energy Transfer

에너지 이동은 폴리머(1)과 올리고-C*의 비율을 다양화시킴으로써 최적화시킬 수 있다. [올리고-C*]=2.1×10-8 M 농도에서, 폴리머의 초기 첨가로 ET 비율이 즉각 올라가며, 폴리머(1)의 양이 올리고-C*의 양을 크게 초과하기 시작하면서 줄어든다. ET 비율의 최대값은 폴리머 사슬 대 올리고-C* 비율이 거의 1:1에 상응한다. 높은 폴리머 농도에서 모든 사슬이 올리고-C*에 단단하게 착화(complex)되는 것은 아니며, 주개 방출이 신호표시 발색단의 것보다 더 신속하게 올라간다. [폴리머(1)]/[올리고-C*] < 1인 경우에, 모든 센서 폴리뉴클레오티드 가닥이 독립적인 폴리머 사슬에 효과적으로 착화시킬 수 있는 것은 아니기 때문에 상기 상관 관계가 기대된다. 반대로, [폴리머(1)]/[올리고-C*] > 1인 상황에서, 폴리머(1)(주개)에 의해 활용되는 모든 광자(photon)는 올리고-C*(받개)에 전달될 수 있는 것은 아니다. 폴리머 대 올리고-C*의 반복 단위가 대략 100에 도달하면, 기록되는 발색단의 발광(photoluminescence)은 더 이상 증가하지 않으며, 이것은 받개의 포화를 나타낸다. 상기 비율에서 집적 플루오레센스 방출은 폴리머(1)이 없는 경우 직접적으로 여기된(480 nm) 프로브의 것 보다 약 4 배 크며, 이것은 신호가 증폭되었다는 추가의 증거가 된다.Energy transfer can be optimized by varying the ratio of polymer (1) to oligo-C * . At the concentration [oligo-C * ] = 2.1 × 10 −8 M, the initial addition of the polymer immediately raises the ET ratio and decreases as the amount of polymer (1) begins to significantly exceed the amount of oligo-C * . The maximum value of the ET ratio corresponds to a polymer chain to oligo-C * ratio almost 1: 1. Not all chains are tightly complexed to oligo-C * at high polymer concentrations, and donor release rises faster than that of the signaling chromophores. In the case of [polymer (1)] / [oligo-C * ] <1, this correlation is expected because not all sensor polynucleotide strands can effectively complex to independent polymer chains. Conversely, in the situation where [polymer (1)] / [oligo-C * ]> 1, all photons utilized by polymer (1) (juvener) can be transferred to oligo-C * (dump) It is not. Once the repeat units of polymer to oligo-C * reached approximately 100, the photoluminescence of the chromophore recorded no longer increased, indicating saturation of the base. At this ratio the integrated fluorescein emission is about four times greater than that of the directly excited (480 nm) probe without polymer (1), which is further evidence that the signal has been amplified.

실시예 4. 개선된 선택성에 있어서 센서 폴리뉴클레오티드를 통한 다발생단으로부터 폴리뉴클레오티드 염료로의 FRET 전달Example 4 FRET Delivery from Multi-Generation to Polynucleotide Dye Through Sensor Polynucleotides in Improved Selectivity

올리고-C* 프로브(5'-Fl-ATCTTGACTATGTGGGTGCT-3')의 하이브리드화는 2개의 상이한 센서 발색단에 대해 ET 비율의 차이를 유도한다. 센서 폴리뉴클레오티드([올리고-C*]=1×10-8 M)는 (5'-AGCACCCACATAGTCAAGAT-3')인 상보적인 20개의 염기쌍 서열을 포함하는 동일한 몰량의 20개의 염기쌍 가닥의 존재하에, 서열 (5'-CGTATCACTGGACTGATTGG-3')을 갖는 비(非)-상보적인 20개의 염기쌍 가닥과 동일한 형태로 이의 Tm(58.5 ℃) 이하 2 ℃에서 어닐링(annealing)하였다. 2개의 DNA 혼합물은 하이브리드화 DNA 쌍의 이중 구조내에서 EB를 삽입하는, 인산칼륨 1가-수산화나트륨 완충 용액(50 mM, pH=7.40)의 상온에서 에티듐 브롬화물([EB]=1.1×10-6 M)과 혼합하였다. 물에 폴리머(1)([1]=1.6 ×10-7 M)의 첨가 및 이후에 (1)의 여기(380 nm)에 의해 (1)에서 센서 폴리뉴클레오티드로 에너지 이동이 되며, 이후에 센서 폴리뉴클레오티드에서 EB로 에너지 이동이 이루어진다. 생성된 형광의 비교는 센서 용액이 하이브리드된 DNA의 존재하에 염료 EB의 삽입으로부터의 방출만 나타나는 것이 밝혀졌다. 도 3을 참조하라. 상기 결과는 본 발명의 DNA 서열 센서는 다중양이온 다발생단의 여기에 따라서 폴리뉴클레오티드-특이성 염료로부터의 방출을 검출함으로써 센서 폴리뉴클레오티드의 서열에 상보적인 특이적 염기 서열을 갖는 표적 단일 가닥 DNA의 존재를 검출할 수 있다는 것을 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 발색단은 다발색단과 2개의 신호표시 발색단 사이의 에너지에 적당하게 오버랩하기 위해 선택하였다.Hybridization of oligo-C * probes (5'-Fl-ATCTTGACTATGTGGGTGCT-3 ') leads to differences in ET ratios for two different sensor chromophores. The sensor polynucleotide ([oligo-C * ] = 1 × 10-8 M) is sequenced in the presence of the same molar amount of 20 base pair strands comprising the complementary 20 base pair sequences of (5′-AGCACCCACATAGTCAAGAT-3 ′). The non-complementary 20 base pair strands with (5′-CGTATCACTGGACTGATTGG-3 ′) were annealed at 2 ° C. below their T m (58.5 ° C.) in the same form. The two DNA mixtures contain ethidium bromide ([EB] = 1.1 ×) at room temperature in potassium phosphate monohydric-sodium hydroxide buffer solution (50 mM, pH = 7.40), inserting EB within the double structure of the hybridized DNA pair. 10 -6 M). The addition of polymer (1) ([1] = 1.6 × 10 −7 M) to water and subsequent excitation (380 nm) of (1) results in energy transfer to the sensor polynucleotide in (1), followed by Energy transfer takes place from the polynucleotide to the EB. Comparison of the resulting fluorescence revealed that only the emission from insertion of the dye EB appeared in the presence of the DNA to which the sensor solution was hybridized. See FIG. 3. The results indicate that the DNA sequence sensor of the present invention detects release from a polynucleotide-specific dye upon excitation of a polycation multistage group, thereby the presence of a target single-stranded DNA having a specific base sequence complementary to the sequence of the sensor polynucleotide. It will be described that can be detected. The chromophore used in this example was chosen to adequately overlap the energy between the chromophore and the two signal displaying chromophores.

실시예 5. 다발색단 시스템으로부터의 FRET를 사용하여 폴리뉴클레오티드 염료의 광 증폭 설명.Example 5. Description of Optical Amplification of Polynucleotide Dye Using FRET from a Chromophore System.

(1), 센서 폴리뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드 특이성 염료(에티듐 브롬화물, EB)의 용액에서 (1)의 여기는 센서 폴리뉴클레오티드상에 신호표시 발색단이 부족한 동일한 이중 가닥 DNA 서열에 포함되는 직접적으로 여기(500 nm)된 EB의 방출 세기보다 약 8배 큰 EB의 방출 세기를 가져온다. 폴리머(1)의 부재하에 신호표시 올리고-C*(480 nm)의 직접 여기는 단지 삽입된 EB의 대략 4배의 감작(sensitization)을 제공한다. 또한, 본 실시예는 진단성 EB 기록체에 다중양이온 다발생단(폴리머(1)과 콘쥬게이트됨)으로부터 FRET에 의해서 신호가 증폭된 증거를 보여준다. 도 4를 참조하라.(1), in a solution of sensor polynucleotide and polynucleotide specific dye (ethidium bromide, EB), excitation of (1) is directly included in the same double-stranded DNA sequence lacking a signaling chromophore on the sensor polynucleotide ( 500 nm) results in an emission intensity of EB about 8 times greater than that of EB. Direct excitation of the signaling oligo-C * (480 nm) in the absence of polymer 1 provides only about four times the sensitization of the inserted EB. This example also shows evidence that the signal is amplified by FRET from a polycation polyorganism (conjugated with polymer (1)) to a diagnostic EB record. See FIG. 4.

실시예 6. 폴리뉴클레오티드 염료에 FRET 전달 Example 6. FRET Delivery to Polynucleotide Dye

신호표시 발색단으로서 (1)과 에티듐 브롬화물("EB")을 사용한 실험은 (1)로부터 EB로의 직접 에너지 이동은 이중 가닥 DNA의 존재하에 나타날 수 있다는 것을 설명한다. 신호표시 발색단([올리고]=1×10-8 M)이 부족한 센서 폴리뉴클레오티드(5'-ATCTTGACTATGTGGGTGCT-3')는 (5'-AGCACCCACATAGTCAAGAT-3')인 상보적인 20개의 염기쌍 서열을 포함하는 동일한 몰량의 20개의 염기쌍 가닥의 존재하에, 서열 (5'-CGTATCACTGGACTGATTGG-3')의 비(非)-상보적인 20개의 염기쌍 가닥과 동일한 형태로 이의 Tm(58.5 ℃) 이하 2 ℃에서 어닐링하였다. 2개의 DNA 혼합물은 하이브리드화된 DNA 쌍의 이중 구조내에 EB를 삽입하는, 인산칼륨 1가-수산화나트륨 완충 용액(50 mM, pH=7.40)의 상온에서 에티듐 브롬화물([EB]=1.1×10-6 M)과 혼합하였다. 물에 폴리머(1)([1]=1.6 ×10-7 M)의 첨가 및 이후에 (1)의 여기(380 nm)함으로써 하이브리드된 또는 이중 가닥 DNA의 경우에서만 (1)에서 삽입된 EB로 에너지 이동이 이루어진다. EB로부터의 방출은 단지 하이브리드된 서열에서 폴리머(1)의 여기에 따라서 검출된다. 도 5를 참조하라.Experiments using (1) and ethidium bromide (“EB”) as signal chromophores demonstrate that direct energy transfer from (1) to EB can occur in the presence of double stranded DNA. A sensor polynucleotide (5'-ATCTTGACTATGTGGGTGCT-3 ') lacking a signaling chromophore ([oligo] = 1 × 10 -8 M) is identical to a complementary 20 base pair sequence that is (5'-AGCACCCACATAGTCAAGAT-3'). In the presence of a molar amount of 20 base pair strands, it was annealed at 2 ° C. below its T m (58.5 ° C.) in the same form as the non-complementary 20 base pair strands of sequence (5′-CGTATCACTGGACTGATTGG-3 ′). The two DNA mixtures contain ethidium bromide ([EB] = 1.1 ×) at room temperature in potassium phosphate monohydric-sodium hydroxide buffer solution (50 mM, pH = 7.40) inserting EB into the duplex structure of the hybridized DNA pair. 10 -6 M). Addition of polymer (1) ([1] = 1.6 × 10 −7 M) to water followed by excitation (380 nm) of (1) to EB inserted in (1) only in the case of hybridized or double stranded DNA Energy transfer takes place. Release from the EB is only detected upon excitation of the polymer 1 in the hybridized sequence. See FIG. 5.

본 발명은 바람직한 실시형태를 참고하여 보다 자세하게 설명되었지만, 당업에 통상의 지식을 가진 자에게 본 명세서의 기술의 도움으로 본 발명의 범주나 정신에서 벗어나지 않는 범위내에서의 어떤 변화 및 변형이 가능할 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위에 의해서만 제한된다.Although the present invention has been described in more detail with reference to preferred embodiments, any change and modification may be made to a person skilled in the art without departing from the scope or spirit of the invention with the aid of the techniques herein. It will be clear. Accordingly, the invention is limited only by the claims.

Claims (55)

표적 폴리뉴클레오티드를 함유하는 것으로 추측되는 샘플을 준비하는 단계;Preparing a sample suspected of containing a target polynucleotide; 여기(excitation)에 의해 신호표시 발색단(signaling chromophore)에 에너지를 이동시킬 수 있는 다중양이온 다발색단(polycationic multichromophore)을 준비하는 단계;Preparing a polycationic multichromophore capable of transferring energy to a signaling chromophore by excitation; 단일 가닥이며, 표적 폴리뉴클레오티드에 상보적인 음이온성 센서 폴리뉴클레오티드(anionic sensor polynucleotide)를 준비하는 단계[상기 센서 폴리뉴클레오티드는 신호표시 발색단에 콘쥬게이트되어 있으며; 센서 폴리뉴클레오티드를 다발색단과 접촉시키고; 표적 폴리뉴클레오티드의 부재하에 다발색단의 여기에 의해, 방출된 광이 신호표시 발색단으로부터 생성될 수 있으며; 다량의 방출된 광이 표적 폴리뉴클레오티드의 존재하에 다발색단의 여기에 의해 신호표시 발색단으로부터 생성됨];Preparing an anionic sensor polynucleotide that is single stranded and complementary to the target polynucleotide, wherein the sensor polynucleotide is conjugated to a signaling chromophore; Contacting the sensor polynucleotide with a chromophore; By excitation of the chromophore in the absence of the target polynucleotide, the emitted light can be generated from the signaling chromophore; A large amount of emitted light is generated from the signaling chromophore by excitation of the chromophore in the presence of the target polynucleotide; 센서 폴리뉴클레오티드가 표적 폴리뉴클레오티드(존재하는 경우)에 하이브리드화(hybridization)될 수 있는 조건하에서 용액 중에 센서 폴리뉴클레오티드 및 다발색단과 샘플을 접촉시키는 단계;Contacting the sample with the sensor polynucleotide and chromophore in solution under conditions such that the sensor polynucleotide can hybridize to the target polynucleotide (if present); 다발색단을 여기시킬 수 있는 용액에 광원을 적용하는 단계; 및Applying a light source to a solution capable of exciting the chromophore; And 신호표시 발색단에서 방출된 광이 샘플의 존재하에 증가되는지 여부를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.Detecting whether light emitted from the chromophore is increased in the presence of a sample. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 다발색단은 포화 폴리머, 콘쥬게이트화 폴리머(conjugated polymer), 콘쥬게이트화 분자들의 응집체(aggregate), 덴드리머(dendrimer) 및 반도체 나노결정(semiconductor nanocrystal)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore is characterized in that it comprises a structure selected from the group consisting of saturated polymers, conjugated polymers, aggregates of conjugated molecules, dendrimers, and semiconductor nanocrystals. Analysis method. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 다발색단은 포화 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore comprises an saturated polymer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 다발색단은 덴드리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore comprises an dendrimer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 다발색단은 반도체 나노결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore comprises analytical nanocrystals. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 다발색단은 콘쥬게이트화 분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore comprises an conjugated molecule. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 콘쥬게이트화 폴리머 구조는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.Conjugated polymer structure is represented by the following formula (1). (화학식 1)(Formula 1) 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 다발색단은 콘쥬게이트화 분자들의 응집체인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The chromophore is an aggregate of conjugated molecules. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 응집체는 하기 화학식 2로 표시되는 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The aggregate is an analysis method characterized in that it comprises a molecule represented by the formula (2). (화학식 2)(Formula 2) 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 샘플은 충분한 양의 유기 용매의 존재하에 센서 폴리뉴클레오티드 및 다발색단과 접촉되어, 센서 폴리뉴클레오티드와 다발색단 사이의 소수성 상호작용을 감소시키는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The sample is contacted with the sensor polynucleotide and the chromophore in the presence of a sufficient amount of organic solvent to reduce the hydrophobic interaction between the sensor polynucleotide and the chromophore. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 샘플은 대응하는 다른 서열을 갖는 다수의 다른 센서 폴리뉴클레오티드들(상기 다른 센서 폴리뉴클레오티드들은 대응하는 다른 신호표시 발색단을 포함함)과 접촉되며, 각각의 상기 다른 센서 폴리뉴클레오티드들은 대응하는 다른 표적 폴리뉴클레오티드에 선택적으로 하이브리드화될 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The sample is contacted with a number of different sensor polynucleotides having corresponding other sequences (the other sensor polynucleotides include corresponding other signaling chromophores), each of the other sensor polynucleotides corresponding to a corresponding other target polynucleotide. And optionally hybridized to. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 신호표시 발색단은 형광발색단(fluorophore)인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The signal displaying chromophore is an analysis method characterized in that the fluorophore (fluorophore). 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 형광발색단은 반도체 나노결정, 형광 염료(fluorescent dye) 및 란타니드 킬레이트(lanthanide chelate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The fluorophore is selected from the group consisting of semiconductor nanocrystals, fluorescent dyes and lanthanide chelates. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 형광발색단은 반도체 나노결정인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The fluorophore is an analytical method, characterized in that the semiconductor nanocrystals. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 형광발색단은 형광 염료인 것을 특징으로 하는 분석 방법.Fluorescent chromophores are fluorescent dyes. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 형광발색단 염료는 플루오레세인(fluorescein)인 것을 특징으로 하는 분석 방법.Fluorophore dye is an analytical method, characterized in that fluorescein (fluorescein). 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 형광발색단은 란타니드 킬레이트인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The fluorophore is lanthanide chelate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 표적 폴리뉴클레오티드는 DNA인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The target polynucleotide is DNA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 표적 폴리뉴클레오티드는 RNA인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The target polynucleotide is an analysis method, characterized in that the RNA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 샘플은 단일 가닥의 표적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.And the sample comprises a single strand of target polynucleotide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 샘플은 이중 가닥의 표적 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The sample comprises a double stranded target polynucleotide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 표적 폴리뉴클레오티드는 증폭 반응에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The target polynucleotide is prepared by an amplification reaction. 신호표시 발색단; 및Signal chromophore; And 신호표시 발색단에 근접하게 될 때 여기에 의해 신호표시 발색단에 에너지를 이동시킬 수 있는 다중양이온 다발색단을 포함하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액(sensing solution)으로서,A polynucleotide sensing solution comprising a polycation chromophore capable of transferring energy to a signal chromophore by approaching the chromophore as an excitation, 다발색단이 여기될 때 센싱되는 폴리뉴클레오티드의 존재하에 신호표시 발색단으로부터 다량의 에너지가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.A polynucleotide sensing solution, wherein a large amount of energy can be generated from a signaling chromophore in the presence of a polynucleotide that is sensed when the chromophore is excited. 단일 가닥이며, 표적 폴리뉴클레오티드에 상보적인 센서 폴리뉴클레오티드;Sensor polynucleotides that are single stranded and complementary to a target polynucleotide; 신호표시 발색단;Signal chromophore; 신호표시 발색단에 근접하게 될 때 여기에 의해 신호표시 발색단에 에너지를 이동시킬 수 있는 다중양이온 다발색단; 및A polycation chromophore which is capable of transferring energy to the signal chromophore by excitation when approaching the chromophore; And 키트의 시약들을 보유하기 위한 하우징을 포함하는 표적 폴리뉴클레오티드용 샘플 분석 키트(kit)로서,A sample analysis kit for a target polynucleotide comprising a housing for holding reagents of the kit, the kit comprising: 상기 센서 폴리뉴클레오티드는 다발색단과 상호작용하며, 표적 폴리뉴클레오티드의 존재하에 다발색단의 여기에 의해 신호표시 발색단으로부터 검출가능하게 다량의 방출된 광이 생성되는 것을 특징으로 하는 표적 폴리뉴클레오티드용 샘플 분석 키트.The sensor polynucleotide interacts with the chromophore and, in the presence of the target polynucleotide, a sample analysis kit for the target polynucleotide, wherein a large amount of emitted light is produced by the excitation of the chromophore to be detectable from the signal chromophore. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 역치 레벨(threshold level) 이상의 신호표시 발색단으로부터 방출되는 광은 표적 폴리뉴클레오티드가 샘플 중에 존재함을 나타내는 것을 특징으로 하는 분석 방법.Light emitted from a signaling chromophore above a threshold level indicates that the target polynucleotide is present in the sample. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 신호표시 발색단으로부터 방출되는 광의 양은 정량되어, 샘플내 표적 폴리뉴클레오티드의 양을 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The amount of light emitted from the signaling chromophore is quantified and used to determine the amount of target polynucleotide in the sample. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 형광발색단은 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein)인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The fluorophore is an analysis method, characterized in that the green fluorescent protein (green fluorescent protein). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 표적 폴리뉴클레오티드는 증폭되지 않는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The target polynucleotide is not amplified. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방법은 기질상에서 수행하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.Said method is carried out on a substrate. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 기질은 마이크로스피어(microsphere), 칩(chip), 슬라이드(slide), 멀티웰형 플레이트(multiwell plate), 광섬유, 임의의 다공성 겔 매트릭스, 광다이오드(photodiode) 및 광전자 장치로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is selected from the group consisting of microspheres, chips, slides, multiwell plates, optical fibers, any porous gel matrix, photodiodes and optoelectronic devices. Analysis method. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 슬라이드인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is a slide. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 광전자 장치인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is an optoelectronic device. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 임의의 다공성 겔 매트릭스인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is any porous gel matrix. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 기질은 졸-겔(sol-gel)인 것을 특징으로 하는 분석 방법.Analytical method characterized in that the substrate is a sol-gel (sol-gel). 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 나노어드레싱이 가능한(nanoaddressable) 것을 특징으로 하는 분석 방법.An analytical method wherein the substrate is nanoaddressable. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 마이크로어드레싱이 가능한(microaddressable) 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is microaddressable. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 기질은 대응하는 다른 서열들을 갖는 복수의 다른 센서 폴리뉴클레오티드에 콘쥬게이트되며, 상기 각 다른 센서 폴리뉴클레오티드들은 대응하는 다른 표적 폴리뉴클레오티드로 선택적으로 하이브리드화할 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The substrate is conjugated to a plurality of different sensor polynucleotides having corresponding other sequences, wherein each of the other sensor polynucleotides can be selectively hybridized to the corresponding other target polynucleotide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방법은 형광 계내(in situ) 하이브리드화(FISH)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The method comprises performing fluorescence in situ hybridization (FISH). 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 증폭 반응은 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.The amplification reaction is characterized in that it comprises a polymerase chain reaction (polymerase chain reaction). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 표적 및 방출 광의 존재하에 신호표시 발색단으로부터의 에너지를 흡수할 수 있는 제2 신호표시 발색단, 다발색단 및 센서 폴리뉴클레오티드를 용액 중의 샘플과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하며; 신호표시 발색단으로부터 방출된 광이 샘플의 존재하에 증가되는지 검출하는 단계는 제2 신호표시 발색단으로부터 방출된 광이 샘플의 존재하에 증가되는지 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.Contacting a second signaling chromophore, polychromophore, and sensor polynucleotide with a sample in solution, capable of absorbing energy from the signaling chromophore in the presence of the target and emitting light; Detecting whether light emitted from the signal chromophore is increased in the presence of the sample and detecting whether light emitted from the second signal chromophore is increased in the presence of the sample. 제 40 항에 있어서,The method of claim 40, 제2 신호표시 발색단은 폴리뉴클레오티드-특이적 염료인 것을 특징으로 하는 분석 방법.The second signaling chromophore is a polynucleotide-specific dye. 제 1 항의 분석 방법에 의해 형성되는 신호표시 복합체.A signal displaying complex formed by the method of claim 1. 제 42 항에 있어서,The method of claim 42, 제2 신호표시 발색단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체.And a second signal chromophore. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 표적 및 방출 광의 존재하에 신호표시 발색단으로부터 에너지를 흡수할 수 있는 제2 신호표시 발색단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.And a second signaling chromophor capable of absorbing energy from the signaling chromophore in the presence of the target and emitting light. 제 44 항에 있어서,The method of claim 44, 제2 신호표시 발색단은 폴리뉴클레오티드-특이적 염료인 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.The second signal chromophore is a polynucleotide-sensing solution, characterized in that the polynucleotide-specific dye. 제 29 항의 분석 방법에 의해 형성되는 기질-결합 복합체.A substrate-binding complex formed by the analytical method of claim 29. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 제2 신호표시 발색단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기질-결합 복합체.And a second signaling chromophore. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 표적 및 방출 광의 존재하에 신호표시 발색단으로부터 에너지를 흡수할 수 있는 제2 신호표시 발색단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.And a second signaling chromophor capable of absorbing energy from the signaling chromophore in the presence of the target and emitting light. 제 48 항에 있어서,49. The method of claim 48 wherein 제2 신호표시 발색단은 폴리뉴클레오티드-특이적 염료인 것을 특징으로 하는 키트.And the second signaling chromophore is a polynucleotide-specific dye. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 표적 폴리뉴클레오티드용 샘플을 분석하기 위한 키트의 성분들을 사용하는 방법을 설명하는 상기 하우징을 갖춘 장비들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.And a kit having said housing that describes how to use the components of the kit for analyzing a sample for a target polynucleotide. 단일 가닥이며, 표적 폴리뉴클레오티드에 상보적인 센서 폴리뉴클레오티드(상기 센서 폴리뉴클레오티드는 신호표시 발색단에 부착됨); 및A sensor strand that is single stranded and complementary to a target polynucleotide, wherein the sensor polynucleotide is attached to a signaling chromophore; And 신호표시 발색단에 근접하게 될 때 여기에 의해 신호표시 발색단에 에너지를 이동시킬 수 있는 다중양이온 다발색단[상기 센서 폴리뉴클레오티드는 다발색단과 상호작용하며; 표적 폴리뉴클레오티드의 부재하에 다발색단의 여기에 의해, 방출된 광이 신호표시 발색단으로부터 생성될 수 있으며; 다량의 방출된 광이 표적 폴리뉴클레오티드의 존재하에 다발색단의 여기에 의해 신호표시 발색단으로부터 생성됨]을 포함하는 센싱 복합체(sensing complex).A polycation chromophore that is capable of transferring energy to the signal chromophore by proximity to the chromophore (the sensor polynucleotide interacts with the chromophore; By excitation of the chromophore in the absence of the target polynucleotide, the emitted light can be generated from the signaling chromophore; And a large amount of emitted light is generated from the signaling chromophore by excitation of the chromophore in the presence of the target polynucleotide. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 단일 가닥이며, 표적 폴리뉴클레오티드에 상보적인 센서 폴리뉴클레오티드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.A single stranded polynucleotide sensing solution, characterized in that it further comprises a sensor polynucleotide complementary to the target polynucleotide. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 신호표시 발색단은 표적 및 방출 광의 존재하에 다발색단으로부터 에너지를 흡수할 수 있는 폴리뉴클레오티드-특이적 염료인 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.The signal chromophore is a polynucleotide sensing solution, characterized in that it is a polynucleotide-specific dye capable of absorbing energy from the chromophore in the presence of a target and emitting light. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 신호표시 발색단은 표적의 존재하에 다발색단으로부터 에너지를 흡수할 수 있고, 광을 방출하는 센서 폴리뉴클레오티드에 콘쥬게이트된 제2 신호표시 발색단에 에너지를 이동시킬 수 있는 폴리뉴클레오티드-특이적 염료인 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레오티드 센싱 용액.The signaling chromophore is a polynucleotide-specific dye that can absorb energy from the chromophore in the presence of a target and can transfer energy to a second signaling chromophore conjugated to a sensor polynucleotide that emits light. Polynucleotide sensing solution. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 포화 폴리머는 발광 염료(luminescent dye)인 것을 특징으로 하는 분석 방법.Saturated polymers are luminescent dyes.
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